Prueba+de+Vacio+y+Cortocircuito

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

PRUEBA DE VACIO Y CORTO CIRCUITO I. OBJETIVOS:      

Determinar los parámetros del circuito equivalente para la experiencia en vacio de un transformador monofásico. Determinar si el valor de las perdidas en vacio concuerden y están dentro de la tolerancia con los valores calculados en el laboratorio. Saber interpretar los datos obtenidos en el laboratorio. Medir las perdidas en el cobre y comprobar si se encuentran dentro de los valores calculados en la experiencia. Determinar los parámetros del circuito equivalente del transformador monofásico para una frecuencia y tensión nominal. Determinar Ecc, en el mismo que influirá en el reparto de carga en la puesta en paralelo.

II. MARCO TEORICO: Para determinar estos parámetros se puede realizar a través de dos pruebas, las cuales son: Prueba de Vacío y Prueba de Cortocircuito. A.- Prueba de Vacío: Consiste en aplicar una tensión nominal V1 en cualquiera de los enrollados del transformador, con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal, registrándose las lecturas de la potencia de entrada en vacío P0 y la corriente en vacío I1. Es obvio que los únicos parámetros que tienen que ser considerados en la prueba de vació son Rm y jXm, la impedancia de dispersión, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba. Usualmente, la tensión nominal se aplica al enrollado de baja tensión. La figura , muestra el circuito de prueba utilizado.

Circuito Equivalente para la condición en Vacío En los ensayos a los transformadores se presentan una serie de perdidas, tales como: Perdidas por efecto Joule, perdidas por dispersión, por dispersión de flujo, perdidas magnéticas, perdidas por corrientes parásitas entre otras; pero unas tienen valores apreciables mientras que l as otras son valores pequeños que no pueden ser t omados en cuenta.

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I


Las perdidas en vacio fundamentalmente se componen de las perdidas por histéresis que dependen del valor máximo de la inducción, y de las perdidas por corrientes de Foucault. Cuando se realice este ensayo debe considerarse lecturas validas entre el 80% y el 20% de su tensión nominal. Nuestros parámetros nos quedan:

Es válido mencionar que Im se calcula con la ecuación 3

B.- Prueba de corto circuito: Esta prueba se realiza a voltaje reducido, hasta que circule una corriente nominal por el circuito. En este caso no se toma la rama de magnetización, esto es debido a que solo se requiere un pequeño voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados debido a que dicha impedancias son limitadas por la impedancia de dispersión de los embobinados, por lo tanto la densidad de flujo en el núcleo será pequeña en la prueba de cortocircuito, las pérdidas en el núcleo y la corriente de magnetización será todavía más pequeña. La tensión reducida Vcc, llamada frecuentemente tensión de impedancia, se soluciona para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione daño en los enrollamientos. Se escoge usualmente Icc como la corriente de plena carga (nominal). Usualmente esta prueba se hace por el lado de alto voltaje (para que la corriente sea más pequeña).

Circuito equivalente para la condición de cortocircuito



En la prueba de cortocircuito debe de efectuarse por lo menos tres juegos de lecturas de corriente, potencias y tensiones; haciendo variar la corriente que circula por el primario dentro de un 25% y 125% de la corriente nominal. Si el transformador tiene varias tomas en alguno de los devanados debe ser conectado en la toma normal. La potencia medida en el ensayo en cortocircuito corresponden a las perdidas en el cobre del transformador. La potencia del cortocircuito es la pérdida total en el cobre del transformador. Debido al efecto pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas óhmicas en el cobre. De la figura 2, obtenemos lo siguiente:

Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y re sistencia equivalente, respectivamente. Si V1 = V2, podemos decir que:

Deberá notarse nuevamente que los parámetros están en función del enrollamiento en el que se toman las lecturas de los instrumentos. Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R'2 se deduce que:

III. MATERIALES Y EQUIPOS:       

Transformador monofásico Regulador de tensión Vatímetros monofásicos Cables de conexión Transformador de corriente Voltímetros, amperímetros de hierro móvil Herramientas básicas



IV. PROCEDIMIENTO: Para la prueba de vacío: Se construye el siguiente circuito, el cual se analizara en el laboratorio:

A

W

V

Alimentando al transformador por el primario, se obtienen los siguientes datos: V

A

261,8 250,8 240,2 231 221,4 209,8 200,6 180,1 150,7 100,9 50,51

0,1 0,09 0,084 0,076 0,069 0,062 0,06 0,052 0,044 0,032 0,020


W(

16 14,36 13,7 12,76 11,76 10,64 9,96 8,02 5,8 2,84 0,84

)


Grafico que se obtuvo con la ayuda de los valores obtenidos en el laboratorio:

I vs E 140 120 o d a c i l p a e j a t l o v

100 80 60 40 20 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

corriente de vacio

Alimentando al transformador por el secundario, se obtienen los siguientes datos: V

A

W(

90 100 110,2 120 130,2

0,094 0,106 0,122 0,142 0,172

)

6,62 8,1 9,7 11,4 13,4

Grafico que se obtuvo con la ayuda de los valores obtenidos en el laboratorio:

I vs E 140 120 100 e j a t l o V

80 60 40 20 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

Corriente de vacio

En nuestras tablas nos damos cuenta que las perdidas en el fierro ( mismo para cada caso, no es el mismo.


) para un voltaje que es el


Para la prueba de corto circuito: Primero calculamos los valores nominales del transformador:

4,45cm

2.22cm 13,3cm

Hallando su área magnética:

Hallando la potencia aparente nominal:

Hallando las corrientes nominales que soportara cada bobinado:


4,45cm


Se construirá el siguiente circuito el cual se analizara en el laboratorio:

A

W

V

A

De donde se obtuvo el siguiente cuadro:

Con el secundario en corto circuito:

W 0 5,5 9,5 15 19,5 24,5 27,5 34,5 40 50

Vcc 2,8 6,46 8,9 12,36 14,18 16,07 17,71 19,74 21,3 24,15


A1 0,2 0,5 0,7 1 1,2 1,3 1,5 1,7 1,8 2,1

A2 0,46 1,08 1,52 2,14 2,47 2,81 3,11 3,45 3,73 4,24


Con el primario en corto circuito:

W 5 5,5 10,5 15 20,1 26 31,5 43,5 56

Vcc 4,63 5,63 9,71 12,52 14,84 17,13 19,03 22,55 25,42

A1 0,3 0,4 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,9 2,2

A2 0,78 0,94 1,68 2,9 2,61 3,02 3,35 3,99 4,5

V. CUESTIONARIO: Con el secundario en corto circuito: 60 o t i u c r i c o t r o c e d n o i s n e T

50 40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

2

2,5

Corriente en el primario

60 o t i u c r i c o t r o c e d n o i s n e T

50 40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5

Corriente en el secundario



P vs A2 60 o i r a d n u c e s l e n e n o i s n e T

50 40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

2

2,5


P vs A2 60 50 a v i t c a a i c n e t o p

40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5




Con el primario en corto circuito:

A1 vs Vcc 60 o t i u c r i c o r o c e d n o i s n e T

50 40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

2

2,5


A2 vs Vcc 60 50 o t i u c r i c o t r o c e d n o i s n e T

40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5




A1 vs P 60 50 a v i t c a a i c n e t o P

40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

2

2,5


A2 vs P 60 50 a v i t c a a i c n e t o P

40 30 20 10 0 0

0,5

1

1,5




De qué manera afecta la temperatura en el funcionamiento de un transformador: Uno de los factores que más afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de operación de las maquinas eléctricas, esta temperatura está producida principalmente por las pérdidas y en el caso especifico de los transformadores, durante su operación, estas pérdidas están localizadas en los siguientes elementos principales: El núcleo o circuito magnético, aquí las pérdidas son producidas por el efecto de histéresis y las corrientes circulantes en las laminaciones, son dependientes de la inducción, es decir, influye el voltaje de operación. Los devanados, aquí las pérdidas se deben principalmente al efecto joule y en menos medida por corrientes de Foucault, estas pérdidas en los devanados son dependientes de la carga en el transformador. Se presentan también pérdidas en las uniones o conexiones que se conocen también como "puntos calientes" así como en los cambiadores de derivaciones. Todas estas pérdidas producen calentamiento en los transformadores, y se debe eliminar este calentamiento a valores que no resultan peligrosos para los aislamientos, por medio de l a aplicación de distintos medios de enfriamiento. Con el propósito de mantener en forma confiable y satisfactoria la operación de las maquinas eléctricas, el calentamiento de cada una de sus partes, se debe controlar dentro de ciertos límites previamente definidos. Las perdidas en una máquina eléctri ca son importantes no tanto porque constituyan una fuente de ineficiencia, sino porque pueden representar una fuente importante de elevación de temperatura para los devanados, esta elevación de temperatura puede producir efectos en los aislamientos de los propios devanados, o bien en los aislamientos entre devanados y el núcleo, por esta razón, es siempre importante que todos los aislamientos entre devanados y el núcleo, por esta razón, es siempre importante que todos los aislamientos ese mantengan dentro de los límites de temperatura que garanticen su correcta operación, sin perder su efectividad.



BIBLIOGRAFIA: 

Transformadores de distribución:



Circuitos magnéticos y transformadores E.E. STAFF DEL M.I.T

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http://apuntes.rincondelvago.com/transformador-monofasico.html

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http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_electrica_y_electronica/conceptoselect ronica/

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http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

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http://www.unicrom.com/Tut_transformador.asp

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http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090121232654AAXU9f4


Autor: Avelino Pérez Pedro

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