UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
FACULTAD ING. MECANICA Y ELECTRICA
ASIGNATURA: Laboratorio de Maquinas Eléctricas I. DOCENTE: Dr. ORE HUARCAYA, Carlos W. ALUMNO: HUAMANI REYES, Ricky Paolo. GRUPO: Grupo B. CICLO:
VI - ME – 1.
NOMBRE DE LA EXPERIENCIA: Transferencia de energía en el transformador transformador y medición de la relación de transformación transformación por métodos estadísticos. FECHA DE REALIZACION: 10/10/17 REALIZACION: 10/10/17 FECHA DE ENTREGA: 17/10/17 ENTREGA: 17/10/17
2017-II
1.-MARCO TEORICO Todo transformador eléctrico, sea reductor o elevador de voltaje, tiene la particularidad de transferir energía entre sus bobinados, por inducción electromagnética y sin que exista entre ellos, conexión eléctrica alguna (excepto los auto-transformadores). Por tanto, un transformador ofrece una aislación entre los circuitos conectados en el bobinado primario y los conectados al secundario. Principios de inducción electromagnética. La electricidad magnetismo en un electroimán, que es distinto de un imán permanente, y que el Campo magnético se produce sólo cuando las espiras de alambre arrolladas alrededor del núcleo magnético, transportan corriente eléctrica. Para determinar la polaridad de un electroimán se puede usar la llamada regla de la mano izquierda.
transformadores se usan dentro de una red La aplicación de los circuitos equivalentes. equivalentes. Cuando los transformadores compleja para estudiar el comprometido por lo que se refiere a la distribución de la carga, las caídas de tensión, el corto circuito, etc. conviene, con relación hasta lo ahora expuesto sobre el funcionamiento del transformador, considerando con lo que se conoce como “El circuito equivalente” que en su forma más completa está constituido por un transformador “ideal” (de relación N1/N2) conectado a las resistencias R0, R1 y R2 y a las reactancias X0, X1 y X2. Diagrama equivalente de un transformador monofásico. La resistencia Ro representa el efecto disipativo, debido a las pérdidas en vacío, R1 es la resistencia del devanado primario, R2 la del secundario.
En forma análoga Xo representa el efecto de absorción de la corriente de magnetización, en tanto que X1 y X2 representan los efectos de los flujos dispersos en los devanados primario y secundario. Para algunos estudios, no se requiere considerar los efectos de la saturación del núcleo del transformador y son despreciables, en cambio en otros se requiere de mayor precisión y entonces a Ro y Xo se les atribuyen propiedades no lineales. Como se mencionó antes, para algunos estudios es conveniente hacer referencia a los valores de tensiones y corrientes referidos a un devanado a un lado del transformador, por lo general, el primario que es el de alimentación. alimentación. En estos casos casos el esquema esquema equivalente equivalente se simplifica simplifica a un circuito “T”. El cálculo o diseño de transformadores se puede decir que es un aspecto suficientemente tratado, en el que intervienen algunas variantes dependiendo del tipo de transformador y de los materiales empleados. En la actualidad los fabricantes de transformadores a gran escala, disponen por lo general de programas par computadora para diseño y de laboratorio apropiados prueba y desarrollo. No obstante, obstante, los conceptos conceptos básicos básicos del cálculo de de transformadores transformadores se deben conocer conocer por las personas relacionada relacionadass con las las máquinas eléctricas, eléctricas, ya que esto no solo solo permite una mejor mejor comprensión de su funcionamiento, sino también se está en posibilidad de entender mejor la posible falla que tienen y su reparación.
2.-CIRCUITOS 2.-CIRC UITOS UTILIZADOS. (Formato propio) 2.1.-Ensayo de transferencia y energía
2.2.-medición de la relación de transformación por métodos estáticos primera prueba… prueba…
Ultima prueba…
La relación de transformación es de: 0.5136363636. Por cada 10V. Subidos nos nos dará 5.136V más… Así sucesivamente hasta Llegar los 220V.
3.-DESCRIPCION CADA PARTE DE LA DESCRIPCION 3.1.-Medicion de la instalación de transformación por métodos estadísticos. (Resultados obtenidos en la experiencia)
N° Voltaje de entrada Voltaje de salida 1 90V 46.2V 2 100V 51.6V 3 125V 63.8V 4 150V 76.8V 5 175V 89.7V 6 200V 102.4V 7 210V 107.6V La relación de transformación Mt se obtiene: Mt =
∑ mti
8.84
7
7
=
Mt. 90/46.2=1.94 90/51.6=1.74 90/63.8=1.41 90/76.8=1.07 90/89.7=1.0 90/102.4=0.88 90/107.6=0.8
= 1.26
“Quiere decir que por cada voltaje que sube en el devanado primario la relación de voltaje es de 1.26V En el devanado secundario” secundario”. 3.2.- ensayo de transferencia de energía. (Resultados obtenidos en la experiencia) N° de focos 1 focos 2 focos 3 focos 4 focos 5 focos
Entrada (X1) 113 113 113 113 113
Salida (H1) 220 220 218 215 217
Corriente primario 1.55 A 3.18 A 4.71 A 6.4 A 7.8 A
Corriente secundario 0.56 A 1.41 A 2.30 A 3.14 A 3.98 A
“Los resultados obtenidos en la experiencia nos damos cuenta que a mayor numero de focos (resistencias) se necesita más voltaje y corriente, y la relación de corriente disminuye en el secundario. En conclusión a mas cantidad de resistencias, mas voltaje y corriente se necesita”. necesita” .
4.- ¿Por qué causas se alteraría la relación de d e transformación de un transformador monofásico? En un transformador, la relación de transformación es el número de vueltas del devanado primario dividido por el número de vueltas de la bobina secundaria; la relación de transformación proporciona el funcionamiento esperado del transformador y la tensión correspondiente requerida en el devanado secundario. en un transformador real la relación de tensiones o de corrientes pueden no ser igual a la relación de transformación, debido a las diferentes pérdidas eléctricas como las debidas al núcleo de hierro del transformador (pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas) y a las pérdidas en el cobre (debido a la resistencia eléctrica de los devanados primario y secundario); por lo tanto, los fabricantes diseñan los transformadores de manera que se minimicen estas pérdidas, para obtener una máxima eficiencia a plena carga, superior al 95% de transformación de la potencia, proporcionando así una relación de tensiones que difiera como máximo en un 5% a la relación de transformación. Puesto que los transformadores están sujetos a varios esfuerzos y cambios en su vida útil, eléctricos y mecánicos, la adecuada relación de transformación debe ser verificada antes de ponerlo en servicio y durante los diferentes programas de mantenimiento, lo cual es el objetivo principal del equipo de pruebas de relación de transformación; por lo tanto, la relación medida con los diferentes probadores de relación de transformación (equipos TTR) incluye las pérdidas que normalmente se encuentran en el transformador, lo que resulta en una relación diferente a las de las vueltas físicas, pero que refleja la relación de tensiones real esperada por el fabricante y el usuario, o verdadera relación de transformación. 5.- ¿se comporta la relación de intensidades en el primario y secundario, respecto a su relación de tenciones en el secundario y primario en forma equivalente o igual? No es equivalente, porque: Como se puede observar en la página anterior la relación de intensidades y de tenciones tenciones son muy diferentes y equivalentes en cada prueba, cada prueba tiende a subir la relación de intensidades y tenciones, la corriente y tención tienden a subir por causa del aumento de la resistencia en cada prueba. La relación de tenciones y corrientes también dependen del tipo de transformador que se está usando para la prueba, hay diferentes tipos de transformadores, por eso también dependen.
6.-
Un transformador monofásico reductor tiene una relación de transformación (m), se sabe además que el exceso del número de vueltas del devanado primario respecto del número de esperiras del arrollamiento secundario (e), determine: m ó Rt= 2.29 ; e = 110
; V1 = 270
6.1.- El numero de espiras del bobinado primario. Rt=2.29
y
N1=N2 +110 Entonces: = 2+110
Remplazando: => 2.29= =>1.29N2=110
2
N2+110 N2
; =>2.29N2=N2+110
; =>2.29N2-N2=110
;=> N2= 110/1.29
;=> N2=85(devanado del bobinado secundario)
Po lo tanto: (remplazamos) N1=N2+110
;=> N1=195(devanado del bobinado primario)
6.2.- El numero de espiras del bobinado secundario. secundario. N2=85(se a resuelto el la pregunta anterior) Rt=2.29
N1=N2 +110 Entonces: =
y
2+110
Remplazando: => 2.29= =>1.29N2=110
2
N2+110 N2
; =>2.29N2=N2+110
;=> N2= 110/1.29
; =>2.29N2-N2=110
;=> N2=85(devanado del bobinado secundario)
6.3.- Asumiendo un voltaje nominal de d e (V1 voltios) en el primario, determine el voltaje nominal en el bobinado secundario. V1=270 secundario. V1=270 De la formula:
1 2
=
1
2
=>V2=270*85/195
remplazamos:=>
270 2
=
195 85
=> V2=118
6.4.- determine la sección recta del núcleo n úcleo del transformador en cm2 (asuma el valor de frecuencia en el Perú). Considere sus valores hallados en los incisos procedentes. Tome valor de la inducción magnética B= 104 gauss ó 1Tera: “utilizamos 1 tera ”
De la formula: V2=4.44*B*A*60*N2 Reemplazamos. 118=4.44*1*A*60*85 Ahora convertimos a cm2 A=0.052cm2
;=>118=22644 A ;=> A=0.0052 m2
