UNIVERSIODAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
CARRERA: ING. MECANICO ELECTRICISTA ÁREA: ELÉCTRICA ELECTRÓNICA “LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO” PRACTICA No 1: “EL TRANSFORMADOR MONOFASICO” ALUMNO: CÁRDENAS FERNÁNDEZ ROBERTO No. CUENTA: 409065002
GRUPO: 1803A
PROFESOR: ARTEAGA ESCAMILLA ALBINO
PERIODO ACADÉMICO: 2012-1 FECHA DE ELABORACIÓN: 18 - AGOSTO - 2011 FECHA DE ENTREGA: 23 - AGOSTO - 2011
OBJETIVOS
1. Conocer las relaciones de voltaje y corriente de un transformador. 2. Estudiar las corrientes de excitación, la capacidad en volt amperes y las corrientes de cortocircuito de un transformador.
MATERIAL Y EQUIPO •
Módulo de transformador.
•
Modulo de fuente de alimentación (120/208V c-a).
•
Modulo de medición de c-a (100/100/250/250V).
•
Modulo de medición de c-a (0.5/0.5/0.5/).
•
Cables de conexión.
•
Multímetro.
•
Amperímetro. DESARROLLO
1.- Comprobar la continuidad de los cables de conexión y de los bobinados del transformadorpara saber que funcionan correctamente. 2.- Medir la resistencia de los bobinados del transformador, para ello hay que realizar las mediciones con varios aparatos (multímetro digital, multímetro analógico y puente de Wheatstone) para observar que las mediciones sean correctas y para ver la diferencia de sensibilidad de los diferentes aparatos. BOBINADO 120V 104V(A) 76V 28V 180V 208V 104V 60V 60V 120V
MULTIMETRO DIGITAL 9.4Ω 15.1Ω 11.6 Ω 4.8 Ω 26 .0Ω 30.1 Ω 15.9 Ω 4.6 Ω 5.2 Ω 9.2 Ω
MULTIMETRO ANALÓGICO 9.0Ω 14.0Ω 11.2 Ω 4.2 Ω 25 .0Ω 29.0 Ω 15.0 Ω 4.0 Ω 4.8 Ω 9.0 Ω
PUENTE DE W. 8.71Ω 14.58Ω 11.18 Ω 4.26 Ω 25 .67Ω 29.86 Ω 15.36 Ω 4.1 Ω 4.75 Ω 8.78 Ω
3.- Conectar el circuito que se muestra a continuación. DC 1e-009 Ω 0-0.5 A c-a V1
E1
I 11
U3 +
5 A
0.000
1
120 Vrms 60 Hz + 0.000 0° -
E 2
3 U4 V
DC 10M Ω 0-220 V c-a
2
T23T 35
DC 10M Ω 0-250 V c-a
9 2
4 6
+ -
U1 0.000
V
4
4.- Conectar la fuente de alimentación y ajustarla a 120V c-a, según lo indique el voltímetro conectado a las terminales 4 y N. a) Mida y anote el voltaje de salida E2. E2= 120V b) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 5.- Repetir el procedimiento anterior midiendo el voltaje de salida E2 para cada devanado que se indica. Devanado 1 a 2= 120V c-a Devanado 3 a 4= 208V c-a Devanado 5 a 6= 19.2V c-a Devanado 3 a 7= 105.4V c-a Devanado 7 a 8= 76.9V c-a Devanado 8 a 4= 27.9V c-a Devanado 5 a 9= 59.7V c-a Devanado 9 a 6= 59.8V c-a 6.- ¿Concuerdan los voltajes medidos con los valores nominales?
No, debido a que hay una probabilidad de desgaste del trasformador, o que en algún tiempo fue reparado y no quedo bien, pero en general los valores medidos se acercan a los valores nominales. 7.- Puede medir el valor de la corriente magnetizante (de excitación) ¿por qué? No, debido a que no es posible conocer las corrientes de perdidas en el núcleo, y debido a que casi no existe carga. 8.- Los devanados 1 a 2 y 5 a 6 tienen 500 vueltas de alambre. El devanado 3 a 4 tiene 865 vueltas. Calcule las siguientes relaciones de vueltas:
a)
devanado1a 2 500 = =1 devanado 5a6 500
b)
devanado1a 2 500 = = 0.578 devanado 3a 4 865
9.- Conecte el circuito que aparece a continuación. Observe que el medidor de corriente I2 pone en cortocircuito el devanado 5 a 6. DC 1e-009Ω 0-0.5 A c-a V1
E
U3 +
I1
1
120 Vrms 1 60 Hz + 0° 0.000 0-120 V c-a
0.000
4
A
3 1
U4 V
DC 10MΩ 0-100 V c-a
2
U1
5
T2
+ -
2
6
0.000
A
DC 1e-009Ω 0-0.5 A c-a 5
10.- Conecte la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta que la corriente de cortocircuito I2 se 0.4 A c-a. Mida y anote I1 y E1 I1= 0.4A c-a E1= 012V c-a I2= 0.4A c-a 11.- Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 12.- Calcule la relación de corriente: I2/I1= 0.4/0.4= 1A
I2
13.- ¿Es igual la relación de corrientes a la relación de vueltas? Explique porqué. Si, debido a la formulaNp
α=
Ns
=
Is Ip
14.- Conecte el circuito que aparece en la siguiente figura. Observe que le medidor de corriente I3 pone en cortocircuito el devanado 3 a 4. DC 1e-009Ω 0-0.5 A c-a V1
E
I1
U3 +
0.000
1
I3
3 T2
1
120 Vrms 60 Hz + 0° 0.000 0-120 V -c-a
4
A
U4 V
DC 10M Ω 0-100 V c-a
2
U1 + -
0.000
A
DC 1e-009Ω 0-0.5 A c-a 5
15.- Conecte la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta que la corriente que pasa por el devanado primerio I1 sea 0.4 A c-a. Mida y anote I3 y E1 I3 = 0.2 a c-a. E1 = 8.12 V c-a.
16.- Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. a) Calcule la relación de corriente: I1/I3 = 0.4A/0.2A= 0.2ª c-a
17.- Considere esta relación de corriente, ¿es la inversa de la relación de vueltas? Explique porqué
α=
Np Is = Ns Ip
Debido a que si el voltaje aumenta, la corriente disminuye e inversamente si la corriente aumenta, el voltaje disminuye, es por eso que es la inversa.
18.- A continuación determinará el efecto de saturación del núcleo en la corriente de excitación de un transformador. 19.- Conecte el circuito que se muestra en la siguiente figura. Observe que la terminales 4 y 5 de la fuente de alimentación se van a utilizar ahora. Estas terminales proporcionan un voltaje variable de 0-208V c-a. DC 1e-009Ω 0-0.5 A c-a V1
U3 +
0.000
4
A
1
0 Vrms 60 Hz + 0° 0.000 0-208V c-a
3 U1
T2 U4 V
DC 10M Ω 0-250V c-a
1
+ -
2
2
5
6
0.000
V
DC 10M Ω 0-250 V c-a 5
20.- Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 25V c-a, tomando esta lectura en el voltímetro conectado en las terminales 4 y 5 de la fuente de alimentación. a) Mida y anote la corriente de excitación, i1, y el voltaje de salida E2 para cada voltaje de entrada que se indica en la tabla 39-1. b) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. E1 V c-a 25 50 75 100 125 150 175 200
I1mA c-a 10 mA 13mA 17mA 21mA 28mA 38mA 60mA 103mA
E2 V c-a 24.5 49.5 74 99.2 123.2 148.5 173.2 198
Tabla 39-1
21.- Marque los valores de corriente anotados, en la gráfica de la figura anterior. Luego trace una curva continua que pase por todos los puntos marcados.
a) Observe que la corriente de magnetización aumenta rápidamente después de alcanzar cierto voltaje de entrada. b) ¿Ha variado la relación de voltaje entre los dos devanados, debido a la saturación del núcleo?. Si porque se excede el voltaje nominal.
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1.- Si la corriente de cortocircuito que pasa por el devanado secundario 9 a 6, fuera 1ª c-a, ¿cuál sería la corriente que pasaría por el devanado primario 1 a 2?. Seria la mitad ya que la corriente es inversamente proporcional al voltaje. Si
V sec= 60V V prim= 120V Isec= 1A
Vp Is = Vs Ip IsV sec 1A(60V ) Iprim = = = 0.5 A Vprim 120V
α=
I
=?
prim
2.- Si se pone en cortocircuito el devanado secundario 7 a 8 y el devanado primario 5 a 6 toma una corriente de 0.5A c-a: a) Calcule la corriente de cortocircuito que pasa por el devanado 7 a 8.
Vp Is = Vs Ip
Is =
Vp Ip Vs
V sec= 78V V prim= 120V Isec=? 120V Is = 0.5 A = 0.78 A I prim= 0.5ª 78V c) ¿Por qué se deben realizar estas pruebas con la mayor rapidez posible? Debido a que con estas pruebas podemos conocer el valor de las perdidas en el cobre del transformador y para obtener los parámetros del circuito equivalente de un transformador. 3.- Si se aplica 120V c-a al devanado 3 a 4, indique los voltajes que se tendrán en: Devanado 1 a 2= 69.23V c-a Devanado 5 a 9= 34V c-a Devanado 7 a 8= 43.5V c-a Devanado 5 a 6= 69V c-a
4.- ¿Cuál de los devanados del procedimiento 7 disipa más calor? ¿Por qué? El devanado secundario disipa mas calor debido a que esta en cortocircuito. 5.- Si se aplica 120V c-a al devanado 1 a 2 con el devanado 5 a 6 en cortocircuito: a) ¿Cuál sería la corriente de cada devanado? Seria de 0.4 en ambos devanados debido a que tienen el mismo numero de vueltas.
CONCLUSIONES
La realización de esta práctica me ayudo a entender el funcionamiento de un transformador monofásico, así como trifásico, además pude comprobar la relación de transformación de un trasformador y como este se comporta con respecto a la corriente y al voltaje. Pero lo que mas me agrado de esta practica fue estar en contacto físico con un transformador trifásico ya que en clases de teoría no se puede apreciar bien como es un trasformador y que con esta practica pude tocar y conocer cada parte de un transformador ya que no conocía muy bien la estructura de un transformador, es por ello que la realización de esta practica fue muy satisfactoria para mi y fue realizada exitosamente.
BIBLIOGRAFÍA •
IRVING L. KOSOW, MÁQUINAS ELECTRICAS Y TRANSFORMADORES, 1RA ED, EDITORIAL REVERTE, 1998.
