“Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad” UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA DE ICA” Facultad: ING. MECANICA Y ELECTRICA
TEMA
: REGULACION DE VOLTAJE Y EFICIENCIA EN EL TRANSFORADOR
ASIGNATURA
: LABORATORIOS DE MAQUINAS ELECTRICAS I
DOCENTE
: CARLOS WILFREDO ORÉ HUARCAYA
ESTUDIANTES
: UCHARIMA GUILLEN JUSTO MARCELO.
CICLO
:
VI ME-01 GRUPO “C”
TURNO
:
TARDE
FECHA DE ENTREGA
:
ICA - PERÚ
2011
LABOTATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTÁTICAS
EXPERIENCIA: 05 ELEMENTOS UTILIZADOS:
1 transformador monofásico de 230/223V; 100VA; 60Hz Una fuente variable de C.A. Dos Vatímetros. Cables de conexión. focos
REGULACION DE VOLTJE Y EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR MONOFASICO
Regulación de tensión. Para obtener la regulación de tensión en un transformador se requiere entender las caídas de tensión que se producen en su interior. Consideremos el circuito equivalente del transformador simplificado: los efectos de la rama de excitación en la regulación de tensión del transformador puede ignorarse, por tanto solamente las impedancias en serie deben tomarse en cuenta. La regulación de tensión de un transformador depende tanto de la magnitud de estas impedancias como del ángulo fase de la corriente que circula por el transformador. La forma más fácil de determinar el efecto de la impedancia y de los ángulos de fase de la intensidad circulante en la regulación de voltaje del transformador es analizar el diagrama fasorial, un esquema de las tensiones e intensidades fasoriales del transformador. La tensión fasorial VS se supone con un ángulo de 0° y todas las demás tensiones e intensidades se comparan con dicha suposición. Si se aplica la ley de tensiones de Kirchhoff al circuito equivalente, la tensión primaria se halla: VP / a = VS + REQ IS + j XEQ IS Un diagrama fasorial de un transformador es una representación visual de esta ecuación. Dibujamos un diagrama fasorial de un transformador que trabaja con un factor de potencia retrasado. Es muy fácil ver que VP / a VS para cargas en retraso, así que la regulación de tensión de un transformador con tales cargas debe ser mayor que cero.
Ahora vemos un diagrama fasorial con un factor de potencia igual a uno. Aquí nuevamente se ve que la tensión secundaria es menor que la primaria, de donde VR = 0.
Sin embargo, en este caso la regulación de tensión es un número más pequeño que el que tenía con una corriente en retraso.
Si la corriente secundaria está adelantada, la tensión secundaria puede ser realmente mayor que la tensión primaria referida. Si esto sucede, el transformador tiene realmente una regulación negativa como se ilustra en la figura.
Rendimiento. Los transformadores también se comparan y valoran de acuerdo con su eficiencia. La eficiencia o rendimiento de un artefacto se puede conocer por medio de la siguiente ecuación:
= PSAL / PENT * 100 %
= PSAL / (PSAL + PPÉRDIDA) * 100 % Esta ecuación se aplica a motores y generadores, así como a transformadores. Los circuitos equivalentes del transformador facilitan mucho los cálculos de la eficiencia. Hay tres tipos de pérdidas que se representan en los transformadores:
Pérdidas en el cobre.
Pérdidas por histéresis.
Pérdidas por corrientes parásitas.
Para calcular la eficiencia de un transformador bajo carga dada, sólo se suman las pérdidas de cada resistencia y se aplica la ecuación:
= PSAL / (PSAL + PPÉRDIDA) * 100 % Puesto que la potencia es PSAL = VS * IS cos
, la eficiencia puede expresarse por:
= (VSIS cos S) / (PCU+PNÚCLEO+VSIScos S) * 100%
EXPERIENCIA EN EL LABORATORIO: Se tuvo que realizar las conexiones correspondientes con se muestra en la siguiente imagen. Hecho esto se regulo el modulo de ensayo hasta que nos dé en el bobinado secundario una tensión de 113V, la cual tenía que ser mantenida hasta el final de la prueba Las cargas a aplicar en el secundario son las siguientes: 2L, 4L 6L, 8L (focos)
CUESTIONARIO: A) CUADRO DE VALORES TOMADOS EN LOS ENSAYOS EFECTUADOS:
N° de focos 2 4 6 8
W1 209.1 284.8 478.2 724
PRIMARIO I1 v1 entrada 1.032 220 1.35 221.5 2.18 223 3.25 226
W2 180.1 254 440.2 675.4
SECUNDARIO I2 v1 salida 1.596 113 2.25 113 3.9 113 5.98 113
N° de focos 2 4 6 8
B) CONSTRUIR LA CURVA EFICIENCIA VS POTENCIA. Hallando las eficiencias mediante los dos métodos
N° de focos 2 4 6 8
eficiencias 86.13 89.18 92.05 93.32
potencia 200 400 600 800
900 800 700 600 500
Series1
400
Expon. (Series1)
300 200 100 0 84
86
88
90
92
94
B) CONSTRUIR LA CURVA REGULACION DE VOLTAJE CONTRA POTENCIA.
N° de focos 2 4 6 8
regulación 2.41 3.069 3.72 0
potencia 200 400 600 800
900 800
800
700 600
600
500 400
400
300 200
200
100 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
D) PARA LOS DIVERSOS VALORES DE CARGA, DETERMINAR LA REGULACION Y EFICIENCIA SEGÚN LAS EXPRESIONES a, y b
DETERMINANDO LA REGULACIO N DE VOLTAJE
PARA 2 FOCOS:
PARA 4 FOCOS:
PARA 6 FOCOS:
PARA 8 FOCOS:
DETERMINANDO LAS EFICIENCIAS: Método directo: ( ) Para 2 focos: ( ) Para 4 focos: ( ) Para 6 focos: ( ) Para 8 focos: ( ) N° de focos 2 4 6 8
eficiencias 86.13 89.18 92.05 93.32
potencia 200 400 600 800
Determinando las eficiencias mediante el método indirecto: Estos datos los tenemos de la experiencia ANTERIOR
voltajes 230V
A 145mA
1.86 (
( )
(
)
)
Necesitamos: (
)
)
)
)
)
(
)
(
)
(
)
Para 2 focos. ( )
)
( )(
( )( )
)
( )(
( )( )
Para 4 focos. ( ) Para 6 focos.
( )
( )( )
)
( )(
( )( )
)
( )(
Para 8 focos. ( )
E) CON LOS DATOS OBTENIDOS DE LA PRUEBA EN CORTO CIRCUITO Y EN VACIO ( TRABAJO GRUPAL) CALCULAR LA EFICIENCIA Y REGULACIÓN POR EL MÉTODO DE CORTO CIRCUITO PARA UN FACTOR DE POTENCIA DE 0.8 INDUCTIVO; 0.85 CAPACITIVO Y RESISTIVO. Eficiencia: Para 2 focos: ( ) Para 4 focos: ( ) Para 6 focos: ( ) Para 8 focos: ( )
Regulación:
(
)
(
)
(
(
)
( (
) )
)
Para (
(
)
)
(
)
(
)
para (
(
)
)
(
)
(
)
para (
(
)
)
(
)
(
)
f) explique usted en un transformador que hecho ocasiona una eficiencia baja. En un transformador existen perdidas tales como.
Pérdidas en el cobre.
Pérdidas por histéresis.
Pérdidas por corrientes parásitas.
Estas ocasionan una baja eficiencia en un transformador.
g) explique usted que consecuencia origina una mala regulación en el transformador
El regulador acepta de la red pública un rango amplio de voltajes de entrada y convierte automáticamente los voltajes de salida a un rango menor seguro para el funcionamiento de los equipos protegidos. Adicionalmente el regulador de voltaje cumple con la función de suprimir picos de voltaje. Una mala regulación afecta la estabilidad en la red eléctrica. Esta suprime los voltajes picos .Para así no dañar los equipos conectados a está. h) porque es importante la regulación y la eficiencia en los transformadores. Es importante porque con una buena regulación y una buena eficiencia nos brindan un buen funcionamiento del transformador y de la red a la que esta alimenta. i) conclusiones personales de la experiencia. Este ah sido una interesante experiencia ya que vimos como se determina la regulación y la eficiencia de un transformador monofásico en el laboratorio y matemáticamente. j)cuál es la discrepancia o error porcentual en cuanto a las mediciones de rendimiento respecto a los métodos directo e indirecto( justifique su respuesta).
método indirecto 99.55 99.55 99.55 99.55
eficiencias método directo 86.13 89.18 92.05 93.32
error porcentual 13.42 10.37 7.5 6.23
k) un transformador monofásico de 125 KVA, 3000/380V, 50HZ, ha dado los siguientes resultados en unos ensayos: 3000v. 0.8 A, 1000W (medidos en el primario). CORTO CIRCUITO: 10ª, 300ª, 750W (MEDIDOS EN EL SECUNDARIO) calcular:
Componentes de la corriente de vacio Potencia de perdidas en el hierro y de perdidas en el cobre a plena carga Rendimiento a plena carga con f.d.p. unidad, 0.8 inductivo, 0.8 capacitivo Tensión secundaria a plena carga con un f.d.p. anteriores ( se supone que al primario se le aplica la tensión asignada de 3000v
COMPONENTES PARA LA PRUEBA DE VACIO.
( )
( )
( ( )
) (
)
COMPONENTES PARA LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO.
(
) (
)
(
) (
)
RENDIMIENTO A PLENA CARGA PARA: FP = 1 ( (
)
) ( ) ( )
( ) ( )
(
PARA: FP = 0.8 (INDUCTIVO) ( (
)
)
)
( ) ( ( ) (
)
)
(
)
PARA: FP = 0.8 (CAPACITIVO) ( ( )
(
)
( ) ( )
(
) ) (
DETERMINANDO LA TENSIÓN SECUNDARIA:
(
) (
)
(
)
(
)
⁄ ( ⁄
)
)
