UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PER

FACULTAD

: Ingeniera Electrnica y MecatrnicaCARRERA

: Ingeniera MecatrnicaCURSO

: Laboratorio N 2 de Mquinas ElctricasTEMA: Pruebas de Vaco y de Cortocircuito en Transformadores MonofsicosALUMNOS

: Ore Fuentes, Luis Enrique

Torobeo Pariguana, Ivn

Espinoza Melgarejo, Antonio Mergildo Cierto, ArnoldTURNO

: Noche, 20:15 a 21:30CICLO

: Sptimo LIMA - PER

2015 II1. OBJETIVOS.

Determinar los valores y caractersticas de los parmetros del Transformador Monofsico de dos bobinados. Aprender a realizar las mediciones en el transformador a travs de los mtodos de Prueba de Vaco, Prueba de Cortocircuito.

2. MATERIAL UTILIZADO.

01 Transformador 1 de 110/220 V y 100 VA.

01 Fuente de tensin variable AC monofsica.

01 Vatmetro 0-205V. 03 Multmetros.

Conductores y conectores.

3. FUNDAMENTO TEORICOa.- Prueba de Vaco:

Consiste en aplicar una tensin nominal V1 en cualesquiera de los enrollados del transformador, con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal, registrndose las lecturas de la potencia de entrada en vaco P0 y la corriente en vaco I1. Es obvio que los nicos parmetros que tienen que ser considerados en la prueba de vaci son Rm y jXm, la impedancia de dispersin, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba. Usualmente, la tensin nominal se aplica al enrollado de baja tensin. La figura 1, muestra el circuito de prueba utilizado.

Figura 1: Circuito Equivalente para la condicin en Vaco

; Ec.1

; Ec.2

Es vlido mensionar que Im se calcula con la ecuacin 3

; (Ec.3)

b.- Prueba de cortocircuito:

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 magnetizacin, esto es debido a que solo se requiere un pequeo voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados debido a que dicha impedancias son limitadas por la impedancia de dispersin de los embobinados, por lo tanto la densidad de flujo en el ncleo ser pequea en la prueba de cortocircuito, las prdidas en el ncleo y la corriente de magnetizacin ser todava ms pequea. La tensin reducida Vcc, llamada frecuentemente tensin de impedancia, se soluciona para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione dao 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 mas pequea).

Figura 2: Circuito equivalente para la condicin de cortocircuitoLa potencia del cortocircuito es la perdida total en el cobre del transformador. Debido al efecto pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas hmicas en el cobre.De la figura 2, obtenemos lo siguiente:

; (Ec.4)

; (Ec.5)

; (Ec.6)

Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y resistencia equivalente, respectivamente.

Si V1 = V2, podemos decir que:

; (Ec.7)

Deber notarse nuevamente que los parmetros estn en funcion del enrrollamiento en el que se toman las lecturas de los instrumentos.

Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R2 se deduce que:

; (Ec.8)

Caractersticas De Funcionamiento De Los Transformadores Monofsicos De Dos Enrollados.

La regulacin y la eficiencia son las dos caractersticas de mayor importancia en el funcionamiento de los transformadores. Los cuales son usados en sistemas de potencia para la transmisin y distribucin de energa.

a) Factor de Regulacin:

La regulacin de voltaje es una medida de la variacin de tensin de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante varia de cero a un valor nominal. Considrese los dos embobinados del transformador mostrado en la figura 4-a. La carga esta conectada al lado2 y la fuente de voltaje al lado 1.Supongamos que el transformador esta entregando a la carga una corriente nominal a un voltaje nominal y con un factor de potencia especfico. La fuente de voltaje es ajustada para obtener voltaje constante a este valor y la carga es desconectada del transformador, el voltaje de salida del transformador cambiar; la diferencia entre los valores del voltaje de salida cuando est sin carga, y el nominal a plena carga, expresada como una fraccin del valor nominal, es definida como la regulacin del voltaje nominal del transformador a un factor de potencia especfico. La ecuacin 9 representa el factor de regulacin en porcentaje. ; (Ec.9) Como generalmente, la corriente de excitacin ser pequea comparada con la corriente nominal de un transformador de ncleo de hierro, la rama en derivacin consiste de Rm y Xm puede no considerarse para clculos de regulacin de voltaje. Este circuito equivalente simplificado referido al lado 2 se muestra en la siguiente Figura 3-b.

Como el transformador est entregando la corriente nominal IL2 a un factor de potencia COS ((L), el voltaje de carga es V2. El correspondiente voltaje de entrada es V1 / a referido al lado 2. Cuando la carga se remueve, manteniendo el voltaje de entrada constante se observara en la figura 4.b que el voltaje en los terminales de carga, cuando IL2 = 0, es V1 / a, luego la ecuacin 10 representa el factor de regulacin de voltaje, en porcentaje, no considerando la rama de magnetizacin. ; (Ec.10)

Donde:

; (Ec.11)

Los terminos V2, IL2 son los valores nominales

Figura 3-a: Transformador de ncleo de hierro de dos enrrollados alimentando una carga inductiva (ZL2).

Figura 3-b:Circuito equivalente aproximado referiodo al lado 2 del transformador ilustrado en 3a.

b.- Rendimiento:

Supongamos el transformador de ncleo de hierro exhibido en la fgura 3-a. Supngase que el voltaje de la salida se mantiene constante al valor nominal y el transformador formado con factor de potencia COS ((L), est entregando a la carga, una corriente IL2 (no es necesariamente el valor nominal). Las prdidas en el transformador son los que se tienen en el ncleo debida a la histresis, a las corrientes parsitas y la hmicas en las resistencias de los enrrollamientos. Por Pc se presentan las prdidas en el ncleo; como las prdidas en el ncleo son dependientes de la densidad de flujo y la frecuencia puede considerarse que Pc permanece constante en el tiempo si el voltaje de salida y la frecuencia se mantienen constantes en el tiempo. Las prdidas hmicas en los enrrollamientos, estn en funcin de la corriente. A cualquier corriente IL2, kas prdidas hmicas totales en el transformador son I2L2 Req2; estas prdidas son llamadas prdidas en el cobre, luego ka ecuacin 12, representa el rendimiento del transformador.

; (Ec.12)

; (Ec.13)Si IL2 es la corriente nominal, entonces se obtiene la eficiencia nominal del transformador.

V.- Mediciones De Resistencia (Mtodo volmetro - Ampermetro)Este mtodo de medicin de la resistencia de los devanados consiste en aplicar una tensin continua en uno de los devanados y medir la corriente existente en ese instante, luego conocidos estos valores es posible calcular la resistencia de los devanados en corriente continua mediante Ley de Ohm. En el caso de transformadores pequeos, la resistencia hmica de los devanados (corriente continua) suelen considerarse iguales a sus resistencias efectivas (corriente alterna).

Cabe sealar que en la ejecucin de esta experiencia, el valor de la resistencia no se realiz por el mtodo de Volmetro-Ampermetro. Si no que se realizo directamente a travs de un multmetro en cada uno de sus conectores, o sea en el enrollado primario y en los secundarios.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1. PRUEBA DE VACIO:

1.1 Implementar el siguiente circuito

Ahora mediremos con los instrumentos que se muestran en el circuito para tensiones desde 10V a 130V.

V1(Volt)A1(mA)W(vatios)V2(Volt)cos

1022.560.12318.760.291

2032.880.43537.660.351

3040.550.86156.40.376

4049.651.40575.50.375

5059.142.10395.50.372

6069.062.832113.10.363

7082.363.72131.50.343

80102.24.775150.30.311

90132.55.915169.50.263

100177.27.185187.80.216

110240.38.79207.30.176

120315.310.58224.60.149

130420.512.9244.40.126

2. PRUEBA EN CORTOCIRCUITO:2.1 Implementar el siguiente circuito

Ahora mediremos con los instrumentos para diferentes corrientes del cortocircuito hasta la corriente nominal del transformador.A1(mA)V1(Volt)W(vatios)A2(A)cossc

2653.40.910.5130.522

3704.51.640.680.536

56473.8941.0540.528

72596.371.3540.523

94111.910.891.7470.524

5. CUESTIONARIO.1.- Calcular los parmetros del circuito equivalente exacto referidos a BT

3.- Del ensayo de vaco trazar las siguientes curvas:Cos0 vs Voc

Poc vs Voc

Iec vs Voc

4.- Del ensayo de cortocircuito trazar las siguientes curvas:Pcc vs Icc

Vcc vs Icc

Cossc vs Icc

6. Observaciones: Los instrumentos del laboratorio presentan mediciones con mucho error. (Requiere ser calibrados)

7. CONCLUSIONES: Las resultados de las resistencias en los bobinados, son caractersticas propias de su construccin ya que resultaron ser bastante bajas, ya que as las perdidas en el transformador son mnimas, o sea, son caractersticas propias de su construccin lo que garantiza menores perdidas. En cortocircuito, debido a que la tensin aplicada es pequea en comparacin con la tensin nominal, las prdidas en vaco o en el ncleo se pueden considerar como nulas, de manera que toda la potencia absorbida es debida a las prdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario. Adems, de esta prueba, se pueden obtener los parmetros de los devanados primario y secundario del transformador. Se obtiene los parmetros del circuito equivalente de un transformador monofsico empleando los dos ensayos: Ensayo de Vaco y Ensayo de Cortocircuito.

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_1154804727.unknown

_1154804955.unknown

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