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ENCABEZAMIENTO NOMBRE DE LA LABORATORIO DE MÁQUINA ELECTRICAS 1 ASIGNATURA: 212L9 CÓDIGO: SEMESTRE: 2014 / 2 INTENSIDAD HORARIA : 2 HORAS SEMANALES HORARIO : martes 8:30 – 10:30 DOCENTE : ING. CARLOS ARTURO SUAREZ LANDAZABAL CORREO:
[email protected] CELULAR: 300-8054264 INTEGRANTES PRACTICA No : 7 FECHA DE LA PRACTICA : Septiembre/23/2014 NOMBRE DE LA PRACTICA: COMPORTAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR SEGÚN LA CARGA APLICADA No. NOMBRE Y APELLIDO IDENTIFICACIÓN IDENTIFI CACIÓN 1 2 3 4 5 1. MARCO TEORICO ( EL DE LA GUIA E INVESTI INVESTIGADO) GADO) La siguiente informe se analizara el comportamiento de un trasformador cuando se conecte con diferentes cargas ( resistivas capacitivas , inductivas ) Al aplicar una carga sobre el secundario de un transformado t ransformador, r, la magnitud y el comportamiento de la corriente y desfasaje desfasaje que se producen en en el secundario secundario se reflejan proporcionalmente proporcionalmente sobre el devanado primario.
Figu ra 1: Mon taje general de la practica
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Las características de funcionamiento de los transformadores cambian según el tipo de carga que tenga conectada en el bobinado secundario. De igual forma cada tipo de carga va a originar un diagrama vectorial típico y diferente con respecto a cualquier otro tipo de carga, debido al desfasaje que genera entre voltaje y corriente en el lado de la carga al igual que en el lado primario del transformador, alterando completamente el funcionamiento del mismo.
Transformador con carga resistiva Al aplicarle carga resistiva al transformador, la intensidad (corriente) de la carga se encuentra en fase con el voltaje de utilización, al circular corriente por los bobinados se produce la caída interna, que esta adelantada en un ángulo “x” con respecto a la intensidad (corriente).
Transformador con carga capacitiva. Cuando se le aplica una carga capacitiva a un transformador , la intensidad (corriente) de la carga se encuentra adelanta con respecto al voltaje. Esto quiere decir que el ángulo de la corriente respecto al voltaje en la carga se desfasa hacia adelante con respecto al voltaje de utilización medido en los bornes del secundario. Transformador con carga inductiva. Cuando se aplica carga inductiva a un transformador, la intensidad (corriente) de la carga se encuentra desfasa (se atrasa) con respecto al voltaje. Esto quiere decir que el ángulo de la corriente respecto al voltaje en la carga se desfasa hacia atrás con respecto al voltaje de utilización medido en los bornes del secundario.
Fig ur a 2: Relación d e pé rd id as y ren dim ient o
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2. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA.
Estudiar e identificar el comportamiento de un transformador bajo la influencia de diferente tipo de cargas. Verificar como varia el voltaje de salida según la carga conectada
3. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS con todos los datos técnicos. Los materiales utilizados en la práctica son:
Transformador monofásico 200 VA, 110V/55v, S=200 VA , Ref: 4039 en el lado primario 115 y 57.5 en el secundario, relación de trasformación 2:1
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Multímetro FLUKE 179 TRUE RMS
Fuente DC/AC PaekTech 2235: serial no: 091174615 , input:-115v/230v 50/60hz, fuse:115v/15A 230v/8AF , power:150w+1125w, 0utput: 0-30v/0-5 A adj 5V/3A fired -0250V/4.5A
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Caja de puentes o caja de conexión
Resistencia de 150 Ω
Capacitor de 50μF
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Bobina de 1,144 H a 120 Hz,
4. ESQUEMA DE CONEXIONES REALIZADAS - IMÁGENES DEL MONTAJE DE LA PRACTICA
Se armó el circuito con el equipo e instrumentos de medición para realizar la práctica, de comportamiento de un transformador según la carga aplicada.
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Se realizaron cinco montajes alimentando el transformador por el lado de alta: R,C,L,RC,RL
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5. DATOS , CALCULOS Y RESULTADOS OBTENIDOS EN LA PRACTICA (TODAS LAS TABLAS) Con los materiales puestos en la mesa de trabajo y con las indicaciones específicas de la placa del transformador, sabiendo la relación 2:1 (200 VA – 115 V) se realizó la práctica de comportamiento de un transformador según la carga aplicada con las cargas : R: 150 Ω - C:50μF - L:1,144 H a 120 Hz,
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6.1. Tabla de todos los datos obtenidos Carga
V aplicado por lado de alta (V)
Vs (V)
Ip (A)
Is (A)
VC (V)
P (W) (Vs*Is)
Factor Angulo de de potencia desfase (θ) (P/Vs*Is) (COS1 FP)
Resistiva Inductiva Capacitiva* Resistenciainductancia Resistenciacapacitancia*
112.5 V 114.7 V 115.1V 113.4V
51.59V 57.16V 56.34V 51.76V
0.189A 0.038A 0.512A 0.196A
0.337A 0.022A 1.056A 0.345A
51.21V 57.17V 56.30V 51.32V
17.38W 1.257W 59.49W 17.85W
1 0.99 1 0.99
0° 8.10° 180° 8.10°
113.5V
50.90V 0.449A 1.011A
50.89V 51.45W
0.99
171.89°
6.2. Especificaciones de equipos e instrumentos utilizados. Para este laboratorio de máquinas 1 sobre el tema de comportamiento de un transformador según la carga aplicada se utilizaron los siguientes instrumentos:
Transformador monofásico 200 VA, 110V/55v, S=200 VA , Ref: 4039 Multímetro FLUKE 179 TRUE RMS MULTIMETRE Fuente DC/AC PaekTech 2235: serial no: 091174615 , input:-115v/230v 50/60hz, fuse:115v/15ª 230v/8AF , power:150w+1125w, 0utput: 0-30v/0-5 A adj 5V/3A fired -0250V/4.5A Resistencia de 150 Ω Capacitor de 50μF
Bobina de 1,144 H a 120 Hz, Caja de puentes o caja de conexión Conectores
6.3. Elabore el diagrama para identificar la conexión realizada en cada caso de acuerdo a los valores tomados en el ítem 6.1.
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CASO 1 El primer montaje fue un circuito alimentando el transformador por el lado de alta, aplicando una carga resistiva.
CASO 2 El segundo montaje fue un circuito alimentando el transformador por el lado de alta, aplicando una carga capacitiva.
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CASO 3 El tercero montaje fue un circuito alimentando el transformador por el lado de alta, aplicando una carga inductiva.
CASO 4 El cuarto montaje fue un circuito alimentando el transformador por el lado de alta, aplicando una carga producida por la combinación resistencia-inductancia (impedancia).
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CASO 5 El quinto montaje fue un circuito alimentando el transformador por el lado de alta, aplicando una carga producida por la combinación resistencia-capacitancia (inductancia).
6.4. Haga un análisis de los resultados obtenidos en cada caso y saque sus propias conclusiones Se concluye que al analizar el comportamiento del transformador cuando se conecta con las diferentes cargas y el de fase que tiene la corriente con respecto al voltaje cuando se aplica una carga (resistiva , capacitiva , inductiva) los respectivos voltajes de las diferentes cargas el voltaje de salida se aproxima o es igual al de las cargas. *capacitancia ocasionara un Q<0, por lo tanto FP<0.
6.5. Comentarios técnicos sobre esta práctica Para realizar esta prueba se tuvieron muchos aspectos importantes en cuenta entre estos se pueden mencionar los siguientes:
Tener precaución en la manipulación de los instrumentos de medida. Realizar mediciones separadamente con cada uno de los tipos de carga Seguir las recomendaciones de seguridad dadas por el ingeniero a cargo de instruirnos en esta práctica. consultar e investigar sobre el tema objetivo de esta práctica, de acuerdo a los lineamientos definidos en la presente guía. Realizar mediciones y observaciones para comparar comportamiento del secundario contra comportamiento del primario de su transformador. Verificar que los datos o valores tomados son los necesarios para realizar un informe correcto
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6. ESTUDIO – INFORME Y RESPUESTAS AL CUESTIONARIO DE LA PRACTICA
7.1 . Analice los resultados obtenidos y haga una relación con la teoría existente para este caso. Cuando poseemos impedancias con predominio de elementos capacitivos obtendremos Q<0 y FP<0. Ya que la corriente adelantara al voltaje; mientras que en impedancias con predominio elementos inductivos obtendremos Q>0 y FP>0. Ya que la corriente se atrasara con respecto al voltaje. Para cargas netamente resistivas, la corriente y el voltaje estarán en fase y su factor de potencia será 1.
7.2.
Con base en los valores de las mediciones obtenidas en su práctica, a la consulta realizada previamente, y a la comparación realizada defina unas conclusiones para esta experiencia.
La capacitancia ocasionara el adelanto de la corriente con respecto al voltaje, mientras que la bobina ocasionara el atraso de la dicha corriente con respecto al voltaje.
7.3.
En un resumen técnico y corto defina el comportamiento del transformador para cada tipo de carga y relacione su resumen con la teoría existente para este caso.
La relación de transformación se mantendrá para voltajes y corrientes, pero se comprobó que al tener cargas con elementos capacitivos, la relación de transformación en la corriente deja de ser 2:1 a 1:2, ya que en esta situación la corriente se adelanta con respecto al voltaje. El de funcionamiento del transformador cambia según el tipo de carga que tenga conectada en el devanado secundario. Cada tipo de carga producirá un desfasaje entre voltaje y corriente, alterando completamente el funcionamiento del mismo. La corriente estará en fase con el voltaje cuando su carga sea resistiva; se atrasara cuando en la carga predominen reactores, y se adelantara cuando la carga sea capacitiva o predominen los capacitores.
7. CONCLUSIONES El cálculo de los ángulos de desfase y potencia, permitirá obtener el factor de potencia para cada carga y este factor se encontrara atrasado o adelantado según el elemento que predomine en la carga aplicada en el lado secundario del transformador. Este atraso y este adelanto también se verán reflejados en la relación de trasformación para voltajes y corrientes. Los capacitores producirán FP<0 (adelanto de I con respecto a V); mientras que los inductores producirán FP>0 (atraso de I con respecto a V).
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8. BIBLIOGRAFIA UTILIZADA CHAPMAN, Stephen. Máquinas eléctricas. 4° edición. México D.F. McGraw-Hill. 2005. 746 paginas. SADIKU, Matthew. Fundamentos de circuitos eléctricos. México D.F. McGraw-Hill. 2006. 901 paginas. FITZGERALD, Arthur. Máquinas Eléctricas, Cuarta Edición. Jesús Fraile Mora, Máquinas Eléctricas, Sexta Edición http://www.tuveras.com/transformador/transformador_ensayos.htm#comienzo