3 Informe de Maquinas Electricas

USMP - INGENIERIA ELECTRONICA

Maquinas Eléctricas

UNIVERSIDAD DE “SAN MART MARTIN IN DE PORRES”

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

CURSO

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS TEMA

“Relación de Transformación, Prueba de Vacío y Prueba de Cortocircuito C ortocircuito de un Transformador Monofásico para la Determinación de los Parámetros de su Circuito Equialente” PRO!ESOR

Ing. Gilberto Becerra Ar!alo N" DE LA#ORATORIO LA#ORATORIO

" INTEGRANTES

M#$o% Ca&tro Lenin 'ine(o Li)a C*e&#a+

1



!ima, "" de mayo de "##$ LA#ORATORIO LA#ORATORIO DE MA$UINAS ELECTRICAS N° 3 TEMA R%laci&n '% Trans()r*aci&n+ Trans()r*aci&n+ Pru%,a '% Vac) Vac) . Pru%,a '% C)rt)circuit) '% un Trans()r*a')r Trans()r*a')r M)n)(/sic) 0ara la D%t%r*inaci&n '% l)s Par/*%tr)s Par/* %tr)s '% su Circuit) Equi1al%nt%

I2

O#3ETIVOS

•

Dete De term rmin inar ar exp exper erim imen enta talm lment entee la relac relació iónn de tran transfo sform rmaci ación ón de un transformador monofásico, y comprobar que su valor permanece constante.

•

Realiar la prueba de vac!o a un transformador monofásico, para determinar los parámetros de vac!o de su circuito equivalente.

•

Realiar la prueba de cortocircuito a un transformador monofásico, para determinar los parámetros de cortocircuito de su circuito equivalente.

•

Determinar experimentalmente el circuito equivalente de un transformador monofásico.

II2

E$UIPOS 4 MATERIALES •

"1 #ransformador monofásico de $$"%"&1$'

•

"1 #ransformador monofásico de $$"%3"'

•

"1 Resistencia de $$() y 1%$ *

•

"$ +ult!metros diitales -el 3 y el /

•

"1 0rotoboard tipo releta

•

ables o conductores de conexión

$



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I2

O#3ETIVOS

•

Dete De term rmin inar ar exp exper erim imen enta talm lment entee la relac relació iónn de tran transfo sform rmaci ación ón de un transformador monofásico, y comprobar que su valor permanece constante.

•

Realiar la prueba de vac!o a un transformador monofásico, para determinar los parámetros de vac!o de su circuito equivalente.

•

Realiar la prueba de cortocircuito a un transformador monofásico, para determinar los parámetros de cortocircuito de su circuito equivalente.

•

Determinar experimentalmente el circuito equivalente de un transformador monofásico.

II2

E$UIPOS 4 MATERIALES •

"1 #ransformador monofásico de $$"%"&1$'

•

"1 #ransformador monofásico de $$"%3"'

•

"1 Resistencia de $$() y 1%$ *

•

"$ +ult!metros diitales -el 3 y el /

•

"1 0rotoboard tipo releta

•

ables o conductores de conexión

$


III2


!UNDAMENTO TE5RICO

TRANS!ORMADOR REAL 2os transformadores ideales descritos anteriormente, nunca se podrán construir en realidad. realidad. 2o que puede construirse son transformadores transformadores reales dos o más bobinas de alam alambre bre,, f!si f!sica came mente nte env envue uelt ltas as alre alrede dedor dor de un n4 n4cl cleo eo ferro ferroma man n5t 5tic ico. o. 2as 2as cara caract cter er!s !sti tica cass de un tran transf sfor orma mado dorr real real se apro aproxi xima mann muc6 muc6oo a las las de un transformador transformador ideal, pero sólo 6asta un cierto rado. 7n esta sección estudiaremos estudiaremos el comportamiento de los transformadores reales.

0ara entender el funcionamiento de un transformador real, refirámonos a la fiura 1. 7sta nos muestra un transformador que consiste en dos bobinas de alambre enrolladas alrededor alrededor de un n4cleo del transformador transformador.. 2a bobina primaria primaria del transformador transformador está conectada a una fuente de fuera de ca y la bobina secundaria está en circuito abierto. 2a curva de 6ist5resis del transformador se ilustra en la fiura 1.

3



8iura 19 #ransformador real sin cara conectada al secundario. 2a base del funcionamiento del transformador se puede derivar de la ley de 8araday9

%%nt 6 '7 8 't 7n donde : es el flu;o man5tico liado de la bobina, a trav5s de la cual el volta;e se induce. 7l flu;o liado total : es la suma de los flu;os que pasan por cada vuelta de la bobina,

sumando

tantas

veces

cuantas

vueltas

tena

dic6a

bobina9

7 6 N 7i 7l flu;o man5tico total que pasa por entre una bobina no es sólo N: , en donde N es el n4mero de espiras en la bobina, puesto que el flu;o que pasa por entre cada espira es lieramente diferente del flu;o en las otras vueltas, y depende de la posición de cada una de ellas en la bobina.
7678N

8iura $9 urva de 6ist5resis del transformador. = la ley de 8araday se puede escribir9

%%nt 6 N '7 8 't

>



La R%laci&n '% V)lta9% a Tra1és '% un Trans()r*a')r
7

6 :;8NP< 7 10:t< 't 7sta ecuación establece que el flu;o promedio en la bobina es proporcional a la interal del volta;e aplicado a la bobina y la constante de proporcionalidad es la rec!proca del n4mero de espiras en la bobina primaria 1%N0. 7ste flu;o está presente en la bobina primaria del transformador. ?Au5 efecto tiene este flu;o sobre la bobina secundaria@ 7l efecto depende de cuánto del flu;o alcana a la bobina secundaria alunas de las l!neas del flu;o de;an el 6ierro del n4cleo y más bien pasan a trav5s del aire. 2a porción del flu;o que va a trav5s de una de las bobinas, pero no de la otra se llama flu;o de dispersión. 7l flu;o en la bobina primaria del transformador, puede as!, dividirse en dos componentes9 un flu;o mutuo, que permanece en el n4cleo y conecta las dos bobinas y un pequeBo flu;o de dispersión, que pasa a trav5s de la bobina primaria pero reresa a trav5s del aire, desviándose de la bobina secundaria.

7 P 6 7 M = 7 LP 7n donde9 : 0 C flu;o promedio total del primario. : + C componente del flu;o de enlace entre las bobinas primaria y secundaria. : 20 C flu;o de dispersión del primario.





Eay una división similar del flu;o en la bobina secundaria entre el flu;o mutuo y el flu;o de dispersión que pasa a trav5s de la bobina secundaria pero reresa a trav5s del aire, desviándose de la bobina primaria9

7 S 6 7 M = 7 LS 7n donde9 : < C flu;o promedio total del secundario. : + C componente del flu;o para enlaar entre las bobinas primaria y secundaria. : 2< C flu;o de dispersión del secundario. on la división del flu;o primario promedio entre los componentes mutuos y de dispersión, la ley de 8araday para el circuito primario puede ser reformulada como9 v0-t/ C N0 d: 0 % dt C N0 d: + % dt F N0 d: 20 % dt 7l primer t5rmino de esta expresión puede denominarse e0-t/ y el seundo e20-t/.


e0 -t/ % e< -t/ C N0 % N< C a 7sta ecuación sinifica que la relación entre el volta;e primario, causado por el flu;o mutuo, y el volta;e secundario, causado tambi5n por el flu;o mutuo, es iual a la relación de espiras del transformador. 0uesto que en un transformador bien diseBado : + I : 20 y : + I : 2<, la relación del volta;e total en el primario y el volta;e total en el secundario es aproximadamente v0 -t/ % v< -t/ I N0 % N< C a uanto más pequeBos son los flu;os dispersos del transformador, tanto más se aproxima la relación de su volta;e total al transformador ideal.

La C)rri%nt% '% Ma>n%ti?aci&n %n un Trans()r*a')r R%al2 uando una fuente de potencia de J se conecta a un transformador, como se muestra en la fiura 1, fluye una corriente en su circuito primario, aun cuando su circuito secundario est5 en circuito abierto. 7sta corriente es la corriente necesaria para producir un flu;o en el n4cleo ferroman5tico real. 7lla consta de dos componentes9

;2

La c)rri%nt% '% *a>n%ti?aci&n i*+ qu% %s la c)rri%nt% n%c%saria 0ara

0r)'ucir %l (lu9) %n %l n@cl%) '%l trans()r*a')r2 2

La c)rri%nt% '% 0ér'i'as %n %l n@cl%) i B=% + qu% %s la c)rri%nt% n%c%saria

0ara c)*0%nsar las 0ér'i'as 0)r Bistér%sis . c)rri%nt%s 0ar/sitas2 •

2a corriente de manetiación en el transformador no es sinusoidal. 2os

componentes de más alta frecuencia en la corriente de manetiación se deben a la saturación man5tica en el n4cleo del transformador. •

Kna ve que la intensidad máxima de flu;o alcana el punto de saturación en el

n4cleo, un pequeBo aumento en la intensidad pico de flu;o requiere un aumento muy rande en la corriente de manetiación máxima. •

2a componente fundamental de la corriente de manetiación retrasa el volta;e

aplicado al n4cleo en L"°. •

2os componentes de más alta frecuencia en la corriente de manetiación

pueden ser más bien randes, comparados con la componente fundamental. 7n





eneral, cuanto más se impulse un n4cleo de transformador 6acia la saturación, tanto más randes se volverán los componentes armónicos. 2a otra componente de la corriente en vac!o en el transformador es la corriente necesaria para producir la potencia que compense las p5rdidas por 6ist5resis y corrientes parásitas en el n4cleo. 7sta es la corriente de p5rdidas en el n4cleo.
i% 6 i* = iB = %

CIRCUITOS E$UIVALENTES 2as perdidas que ocurren en los transformadores reales tienen que explicarse en cualquier modelo confiable de comportamiento de transformadores. 2os detalles principales que deben tenerse en cuenta para la construcción de tal modelo son9 1.

05rdidas -8R/ en el cobre. 05rdidas en el cobre son p5rdidas por resistencias en

las bobinas primaria y secundaria del transformador. 7llas son proporcionales al cuadrado de la corriente de dic6as bobinas. $.

05rdidas de corrientes parásitas. 2as p5rdidas por corrientes parásitas son

p5rdidas por resistencia en el n4cleo del transformador. 7llas son proporcionales al cuadrado del volta;e aplicado al transformador. 3.

05rdidas por 6ist5resis. 2as p5rdidas por 6ist5resis están asociadas con los

reacomodamientos de los dominios man5ticos en el n4cleo durante cada medio ciclo, tal como se explicó anteriormente. 7llos son una función comple;a, no lineal, del volta;e aplicado al transformador. >.

8lu;o de dispersión. 2os flu;os

y

20

que salen del n4cleo y pasan solamente

2<

a trav5s de una de las bobinas de transformador son flu;os de dispersión. 7stos flu;os M



escapados producen una autoinductancia en las bobinas primaria y secundaria y los efectos de esta inductancia deben tenerse en cuenta.

Circuit) Equi1al%nt% Eact) '% un Trans()r*a')r R%al 7s posible construir un circuito equivalente que tena en cuenta todas las imperfecciones principales de los transformadores reales. ada imperfección principal se considera a su turno y su efecto se incluye en el modelo del transformador. 7l efecto más fácil de definir en el patrón o modelo del transformador es el de perdidas en el cobre. 2as p5rdidas en el cobre son p5rdidas por resistencias en las bobinas primaria y secundaria del transformador. 7llas son incorporadas en el modelo, poniendo una resistencia R 0 en el circuito primario del transformador y una resistencia R < en el circuito secundario. #al como se explicó, anteriormente, el flu;o de dispersión en la bobina primaria

, produce un volta;e e 20 expresado por9

20

%LP :t< 6 NP '7 LP 8 't = el flu;o de dispersión en la bobina secundaria

produce un volta;e e 2< dado por9

2<

%LS :t< 6 NS '7 LS 8 't 0uesto que ran parte del camino del flu;o de dispersión es a trav5s del aire y como el aire tiene una reluctancia constante muc6o mayor que la reluctancia del n4cleo, el flu;o : 20 es directamente proporcional a la corriente del circuito primario i 0 y el flu;o : 2< es directamente proporcional a la corriente secundaria i<9

:PNP< iP 7 LS 6 :PNS< iS 7n donde9 09 camino de la permeancia del flu;o N09 n4mero de vueltas en la bobina primaria N< 9 n4mero de vueltas en la bobina secundaria
%LP :t< 6 LP 'iP 8 't

%LS :t< 6 LS 'iS 8 't

L

7 LP 6



7n donde 20 C N$0 0 es la autoinductancia de la bobina primaria y 2< C N$< 0 es la autoinductancia de la bobina secundaria. 7ntonces, el flu;o de dispersión podrá representarse en el modelo por los inductores primario y secundario. ?ómo pueden definirse en el modelo los efectos de excitación del n4cleo@ 2a corriente de manetiación im es una corriente proporcional -en la reión no saturada/ al volta;e aplicado al n4cleo y que retrasa el volta;e aplicado por L"°, en tal forma que puede modelarla una reactancia + conectada a trav5s de la fuente de volta;e primario. 2a corriente de p5rdidas en el n4cleo i6Fe es una corriente proporcional al volta;e aplicado al n4cleo, que está en fase con el volta;e aplicado, de tal manera que puede modelarse por medio de una resistencia R  conectada a trav5s de la fuente de volta;e primario. -Recordemos que estas dos corrientes son, realmente, no lineales, as! que la inductancia + y la resistencia R  son, a lo sumo, aproximaciones de los efectos de excitación reales./ 7n la fiura 3 se muestra el circuito equivalente resultante. Nótese que los elementos que forman la rama de excitación están dentro de la resistencia primaria R 0 y la inductancia primaria 20. 7sto se da porque el volta;e efectivamente aplicado al n4cleo es realmente iual al volta;e de entrada, menos la ca!da de tensión interna de la bobina.

8iura 3 Junque la fiura muestra un modelo exacto de un transformador, no es de muc6a utilidad. 0ara analiar circuitos prácticos que contenan transformadores, normalmente es necesario convertir el circuito entero en un circuito equivalente, con un nivel de volta;e 4nico. 0or tanto, el circuito equivalente se debe referir, bien a su lado primario o bien al secundario en la solución de problemas. 2a fiura > -a/ es el circuito equivalente del transformador referido a su lado primario y la fiura > -b/ es el circuito equivalente referido a su lado secundario. 1"



8iura >-a/

8iura >-b/

Circuit)s Equi1al%nt%s A0r)i*a')s '% un Trans()r*a')r 2os modelos de transformadores de las fiuras anteriores, a menudo, son más comple;os de lo necesario con el ob;eto de lorar buenos resultados en aplicaciones prácticas de inenier!a. Kna de las principales que;as sobre ellos es que la rama de excitación de los modelos aBade otro nodo al circuito que se est5 analiando, 6aciendo la solución del circuito más comple;a de lo necesario. 2a rama de excitación tiene muy poca corriente en comparación con la corriente de cara de los transformadores. De 6ec6o, es tan pequeBa que ba;o circunstancias normales causa una ca!da completamente desec6able de volta;e en R 0 y 0. omo esto es cierto, se puede producir un circuito equivalente simplificado y traba;a casi tan bien como el modelo oriinal. 2a rama de excitación simplemente se mueve 6acia la entrada del transformador y las impedancias primaria y secundaria se de;an en serie entre s!. 7stas impedancias sólo se adicionan, creando los circuitos equivalentes aproximados, como se ve en las siuientes fiuras  -a/ y -b/. 7n alunas aplicaciones, la rama de excitación puede desec6arse totalmente sin causar nin4n error serio. 7n estos casos, el circuito equivalente del transformador se reduce a los circuitos sencillos de la fiura  -c/ y -d/

11



8iura 

DIAGRAMA !ASORIAL 0ara obtener la reulación de volta;e en un transformador se requiere entender las ca!das de volta;e que se producen en su interior. onsideremos el circuito equivalente del transformador simplificado de la fiura . 2os efectos de la rama de excitación en la reulación de volta;e del transformador puede, inorarse, por lo tanto que solamente las impedancias en serie deben tomarse en cuenta. 2a reulación de volta;e de un transformador depende tanto de la manitud de estas impedancias como del ánulo fase de la corriente que circula por el transformador. 2a forma más fácil de determinar el efecto de la impedancia y de los ánulos de fase de la corriente circulante en la reulación de volta;e del transformador es analiar el Diarama 8asorial, un esquema de los volta;es y corrientes fasoriales del transformador. 7n los diaramas siuientes, el volta;e fasorial '< se supone con un ánulo de "° y todos los demás volta;es y corrientes se comparan con dic6a suposición.
1$



la ley de volta;es de (irc66off al circuito equivalente de la fiura  -b/, el volta;e primario se 6alla9 '0 % a C '< F R 7A O< F ; 7A O< Kn diarama fasorial de un transformador es una representación visual de esta ecuación. 2a fiura M nos muestra un diarama fasorial de un transformador que traba;a con un factor de potencia atrasado. 7s muy fácil ver que '0 % a '< para caras en atraso, as! que la reulación de volta;e de un transformador con tales caras debe ser mayor que cero.

8iura M 2a fiura L -a/ puede verse un diarama fasorial con un factor de potencia iual a uno. Jqu! nuevamente se ve que el volta;e secundario es menor que el primario, de donde 'R ".
8iura L -a/
13



8iura L -b/

ENSA4OS D%t%r*inaci&n '% l)s Val)r%s '% l)s Par/*%tr)s %n %l M)'%l) '% Trans()r*a')r 7s posible determinar experimentalmente los valores de las inductancias y resistencias en el modelo de transformador. Kna aproximación adecuada de estos valores se puede obtener con dos ensayos solamente9 el ensayo de circuito abierto y el ensayo de corto circuito. 7n el ensayo de circuito abierto, la bobina secundaria de transformador está en circuito abierto y su bobina primaria está conectada a una l!nea con volta;e nominal. 'eamos el circuito equivalente en la fiura >. Pa;o las condiciones descritas, toda la corriente de alimentación debe estar fluyendo a trav5s de la rama de excitación del transformador. 2os elementos en serie R 0 y 0 son demasiado pequeBos en comparación con R  y + para causar una ca!da sinificativa de volta;e as! que esencialmente todo el volta;e de alimentación se aplica a trav5s de la rama de excitación.

8iura 1" -a/

1>



8iura 1" b/ 2as conexiones del ensayo de circuito abierto se muestran en la fiura 11. 7l volta;e total de la l!nea se aplica a la primaria del transformador y se miden volta;e de alimentación, corriente de alimentación y potencia de entrada al transformador. De esta información es posible determinar el factor de potencia de la corriente de alimentación y por consiuiente, tanto la manitud como el ánulo de la impedancia de excitación.

8iura 11 2a manera más fácil de calcular los valores de R  y + es observar primero la admitancia de la rama de excitación. 2a conductancia de la resistencia de las p5rdidas del n4cleo se expresa por9

GC 6 ; 8 R C = la susceptancia del inductor manetomotri se da por9

#M 6 ; 8  M 1



0uesto que estos dos elementos son paralelos, sus admitancias se suman y la admitancia total de excitación es9

4E 6 GC - 9#M 6 ; 8 R C - 9 ; 8 C 2a manitud de la admitancia de excitación -referida al circuito primario/ se puede encontrar por medio del ensayo del circuito abierto de volta;e y corriente9

 4E  6 IOC 8 VOC 7l ánulo de la admitancia puede encontrarse conociendo el factor de potencia del circuito. 7l factor de potencia en circuito abierto -80/ se da por9

!P 6 c)sF 6 P OC 8 VOC IOC = el ánulo Q del factor de potencia se obtiene por9

F 6 c)s-; POC 8 VOCIOC 7l factor de potencia siempre está retardado en un transformador real, as! que el ánulo de la corriente retarda el ánulo del volta;e en Q rados. 0or tanto, la admitancia =7 es9

4E 6IOC 8 VOC F -q 6 IOC 8 VOC F -c)s-; !P 0or comparación de las ecuaciones siuientes9 7s posible determinar los valores de R  y +, directamente de los datos del ensayo de circuito abierto.

1H



7n el ensayo de cortocircuito, los terminales secundarios del transformador están en cortocircuito y los terminales primarios están conectados ;ustamente a una fuente de ba;o volta;e, como se ilustra en la fiura 1$. 7l volta;e de alimentación se a;usta 6asta que la corriente en la bobina, que está en cortocircuito, sea iual a su valor nominal.

8iura 1$ Jse4rese de mantener el volta;e primario en un nivel seuro. No ser!a una buena idea quemar la bobina del transformador tratando de ensayarlo. 7l volta;e, la corriente y la potencia de alimentación deberán medirse nuevamente. 0uesto que el volta;e de alimentación es tan ba;o durante el ensayo de cortocircuito, una corriente muy ba;a fluye a trav5s de la rama de excitación.


7ntonces, S<7 C -'< Q "°/ % -O< Q & Q / C -'< % O</ QQ S<7 C Req F ; eq C -R 0 F a$ R < / F ; -0 F a$ < / 7s posible determinar la impedancia serie total, referida al lado primario, usando esta t5cnica, pero no 6ay una manera fácil de dividir la impedancia serie entre componentes primario y secundario. Jfortunadamente, tal separación no es necesaria para resolver problemas normales.

IV2

PROCEDIMIENTO

>.1.

MEDIDA DE LA RELACI5N DE TRANS!ORMACI5N

>.1.1.& Sin %n%r>i?ar+ ar*ar %l si>ui%nt% circuit) 8uente de alimentación

#rafo ba;o prueba

 f e

'

'

a

$$"% " &3H '

$$"% $> '

>.1.$.& En%r>i?an') %l circuit)+ ali*%nt% al trans()r*a')r ,a9) 0ru%,a c)n las

t%nsi)n%s Vn>  Vn(  Vn%  %tc2 + . 0ara ca'a 1)lta9% '% ali*%ntaci&n an)t% la l%ctura '% l)s 1)lt*%tr)s+ ll%nan') la si>ui%nt% ta,la 

1M



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V

V;8V

V8V;

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>.1.3.& H$ué r%0r%s%nta 0ara %l trans()r*a')r *)n)(/sic) ,a9) 0ru%,a la

r%laci&n V;8V . la r%laci&n V8V; Representa la relación de transformación del transformador. 2a relación '$%'1 representa la relación de transformación de un transformador R7DK#GR porque va de J.# a P.#

y

a T1

2a relación '1%'$ representa la relación de transformación de un transformador 727'JDGR porque va de P.# a J.#

y

aU1

>.1.>.& C)*0ru%,% qu% la r%sist%ncia qu% l% Ban 'a') s%a '% J

R 6 ;2K; >.1..& Sin %n%r>i?ar+ ar*ar %l si>ui%nt% circuit) 8uente de alimentación

#rafo ba;o prueba

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>.1.H.& En%r>i?an') %l circuit) ant%ri)r+ ali*%nt% al trans()r*a')r *)n)(/sic)

,a9) 0ru%,a c)n las t%nsi)n%s Vn> Vn( Vn% %tc+ . 0ara ca'a 1)lta9% '% ali*%ntaci&n an)t% la l%ctura '% l)s 1)lt*%tr)s+ ll%nan') la si>ui%nt% ta,la2

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>.1..& H P)rqué aB)ra+ a 0%sar qu% %l trans()r*a')r ,a9) 0ru%,a tra,a9a c)n

car>a+ l)s 1al)r%s '% la r%laci&n V;8V . '% la r%laci&n V8V; 0r/ctica*%nt% n) Ban ca*,ia') r%s0%ct) '% la ta,la ant%ri)r 2 E0liqu%2 Por que debido a la relación E1/E2=a si ahora aplicamos Kirchhoff a todo el circuito no quedara que ahí una caída de tensión muy pequeña en la carga que se ha puesto la cual la podemos hacer despreciable y así la caída de tensión 1/2= a se mantiene!

P)r l) tant)+ H$ué %s la r%laci&n '% trans()r*aci&n '% un trans()r*a')r 7s la relación del n4mero de espiras de los devanados o relación de tensiones nominales del trafo. Gperando en vació.

>.$.

PRUE#A DE VACO V0R7JKOGNV #ener cuidado, va a traba;ar con $$"'

$"



>.$.1.& C)n cui'a') . utili?an') cinta aislant%+ asl% l)s ,)rn%s ) t%r*inal%s '%l

la') '%  V . '%l trans()r*a')r 8V

>.$.$.& Sin %n%r>i?ar . c)n *ucB) cui'a')+ ar*ar %l si>ui%nt% circuit) #rafo ba;o prueba

J

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>.$.3.& C)n *ucB) cui'a') ali*%nt% al trans()r*a')r ,a9) 0ru%,a c)n%ctan')

%l %ncBu(% a un t)*ac)rri%nt% '% V . t)*% n)ta '% las l%cturas '%l a*0%r*%tr) . '%l 1)lt*%tr)

O C H$.>mJ

' C $$M.L '

>.$.>.& C)n *ucB) cui'a') '%s%n%r>ic% %l circuit) ant%ri)r+ '%s%ncBu(/n')l) '%

V . lu%>) 0r)c%'a a '%sc)n%ctar l)s instru*%nt)s '%l circuit) . ta*,ién r%tir% %l aislant% '% l)s ,)rn%s '%l la') '% V '%l trans()r*a')r ,a9) 0ru%,a2 >.$..& C)n la l%ctura '% l)s instru*%nt)s ),t%ni')s %n %l 0as)  . c)nsi'%ran')

qu% 0ara %sta 0ru%,a '% 1ac) %l (act)r '% 0)t%ncia '%l trans()r*a')r ,a9) 0ru%,a %s 2+ '%t%r*inar l)s 0ar/*%tr)s '% 1ac) '% %st% trans()r*a')r+ r%(%ri')s tant) al la') '% #2T2 c)*) al la') '% A2T2 f.d.p C ".$>$

0fe C ' x O x cos Q

$1



0feC$$M.L xH$.>mJ x ".$>$ 0feC3.>* 1 C 0fe % ' $ C H.L$ x 1" &  +6os

b1 C $.H>"x 1" & > +6os

$ C .>"33x 1" & 3 +6os

b$ C $1.HH3$x 1" & 3 +6os

>.3.

PRUE#A DE CORTOCIRCUITO

>.3.1 C)rt)circuit% l)s ,)rn%s '% #2T2 : la') '% V < '%l trans()r*a')r 8V+

al cual s% l% 1a a r%ali?ar la 0ru%,a '% c)rt)circuit)2

>.3.$ Sin %n%r>i?ar+ . c)n l)s ,)rn%s '% #2T2 i'%nti(ica')s '%l trans()r*a')r

8-;V r%ali?a') %n %l 0as) ;+ ar*ar %l si>ui%nt% circuit)+ utili?an') %l a*0%r*%tr) 'i>ital '% ; A '% %scala+ si %s qu% (u%s% n%c%sari).

>.3.3 En%r>i?an') c)n QV %l tra() %n c)rt)circuit)+ l%a la l%ctura '%l

a*0%r*%tr) . 1)lt*%tr)

$$



O C ".$$ J

' C H.1 v

Pr%>unta H$ué  '%l 1)lta9% n)*inal '% A2T2 r%0r%s%nta la t%nsi&n '% c)rt)circuit) Representa el $.L3W. >.3.> D%s%n%r>ic% %l circuit) . '%sc)n%ct% l)s instru*%nt)s. >.3. C)n la l%ctura '% l)s instru*%nt)s ),t%ni')s %n %l 0as)  . c)nsi'%ran')

qu% 0ara %sta 0ru%,a '% c)rt)circuit) %l (act)r '% 0)t%ncia '%l trans()r*a')r ,a9) 0ru%,a %s 2+ '%t%r*inar l)s 0ar/*%tr)s '% c)rt)circuit) '% 'icB) trans()r*a')r+ r%(%ri')s tant) al la') '% A2T2 c)*) al la') '% #2T2 . 'i,u9ar sus circuit)s %qui1al%nt%s a0r)i*a')s r%(%ri')s a ca'a un) '% sus la')s2 En %l in()r*% 0r%1i) '%,%n a0ar%c%r sus c/lcul)s2 Req1 C 1>.HM G6m

eq1 C $H.$L G6m

Req$ C ".1L> G6m

eq$ C ".3$H> G6m

29.38ohm

53.458ohm

0.3588ohm

0.6528ohm

+

+

+

+

V1

aV2

V1/A

V2

-

-

-

-

CEARAT

CEARBT

>.3.H T%ni%n') %n cu%nta l)s r%sulta')s '% las 0ru%,as '% 1ac) . '% c)rt)circuit)

r%ali?a')s al trans()r*a')r '% 8V+ 'i,u9ar %l circuit) %qui1al%nt% %act) '% 'icB) trans()r*a')r+ in'ican') %l 1al)r nu*éric) '% sus 0ar/*%tr)s :'%,%n a0ar%c%r sus c/lcul)s %n %l in()r*% 0r%1i)<

$3



0.3588ohm 0.6528ohm

0.1794ohm

0.3264ohm

+

+

V1

6.5472*10^-5

-

V2

V2

2.6450*10^-4

-

CUESTIONARIO

12- R%ali?ar %l (un'a*%nt) t%&ric) '%l %0%ri*%nt)2 7l fundamento teórico del experimento se muestra en páinas anteriores.

2- H$ué %s r%laci&n '% trans()r*aci&n '% un trans()r*a')r . 0ara qué sir1% 'icBa r%laci&n '% trans()r*aci&n 2a relación de transformación del transformador esta definido por la relación de sus tensiones nominales.
2- Para '%t%r*inar

%0%ri*%ntal*%nt%+ l)s 0ar/*%tr)s '% 1ac)

'%l

trans()r*a')r *)n)(/sic) ,a9) 0ru%,a H$ué '%s0r%ci& '% %st% trans()r*a')r E0liqu% clara*%nt%.
2- En la in'ustria HPara qué s% r%ali?a la 0ru%,a '% 1ac) a l)s trans()r*a')r%s '% 'istri,uci&n . a l)s trans()r*a')r%s '% 0)t%ncia 7n la Ondustria esta prueba se utilia para verificar las perdidas en el fierro.

$>



2- T%ni%n') %n cu%nta la 0ru%,a '% c)rt)circuit) qu% s% r%ali?& al trans()r*a')r '% 8V+ 'i,u9ar l)s circuit)s %qui1al%nt%s a0r)i*a')s r%(%ri')s a A2T2 . a #2T2+ in'ican') %l 1al)r nu*éric) '% sus 0ar/*%tr)s2

53.458ohm

29.38ohm

+

+

V1

aV2

-

-

CEARAT

0.3588ohm

0.6528ohm

+

+

V1/A

V2

-

-

CEARBT

Q2- T%ni%n') %n cu%nta la 0ru%,a '% c)rt)circuit) qu% s% r%ali?) al trans()r*a')r '% 8V+ '%t%r*inar l)s 1al)r%s '% R;+ R+ '; . ' '% 'icB) trans()r*a')r2 Req1 C 1>.HM G6m

eq1 C $H.$L G6m

Req$ C ".1L> G6m

eq$ C ".3$H> G6m

$



2- T%ni%n') %n cu%nta l)s r%sulta')s '% las 0ru%,as '% 1ac) . '% c)rt)circuit) r%ali?a')s al trans()r*a')r '% 8V+ 'i,u9ar %l circuit) %qui1al%nt% %act) '% 'icB) trans()r*a')r+ in'ican') %l 1al)r nu*éric) '% sus 0ar/*%tr)s2 0.3588ohm 0.6528ohm

0.1794ohm

0.3264ohm

+

+

V1

6.5472*10^-5

-

V2

2.6450*10^-4

-

2- En la in'ustria+ H Para qué s% r%ali?a la 0ru%,a '% c)rt)circuit) a l)s trans()r*a')r%s '% 'istri,uci&n . a l)s trans()r*a')r%s '% 0)t%ncia 2 7n al industria se utilia para medir las perdidas por efecto ;oule en los devanados a plena cara, que se les denomina perdidas de cobre.

K2- HP)r qué %l (act)r '% 0)t%ncia '% la 0ru%,a '% c)rt)circuit) %s *a.)r qu% %l (act)r '% 0)t%ncia '% la 0ru%,a '% 1ac)  E0liqu% clara*%nt%2 7n 'ac!o 7l factor de potencia en circuito abierto -80/ se da por 9 80 C cos Q C P G % V G I G = el ánulo Q del factor de potencia se obtiene por9 Q C cos&1 P G % V G I G 7l factor de potencia siempre está retardado en un transformador real, as! que el ánulo de la corriente retarda el ánulo del volta;e en Q rados. 0or tanto, la admitancia Y es9 E

Y E

C I G % V G Q & q

$H

USMP - INGENIERIA ELECTRONICA C


Q & cos&1 80

%

I G V G

0or comparación de las ecuaciones siuientes9 7s posible determinar los valores de R  y +, directamente de los datos del ensayo de circuito abierto

7n ortocircuito 7l factor de potencia se da por9 80 C cosQ C

%

P < V < I <

= está retardado. Js! el ánulo de corriente es neativo, y el ánulo de impedanciaX Q es positivo Q C cos&1 P < % V < I < 7ntonces9 S<7 C -'< Q "°/ % -O< Q & Q / C -'< % O</ Q S<7 C Req F ;eq C -R 0 F a$ R < / F ; -0 F a$ < / 7s posible determinar la impedancia serie total, referida al lado primario, usando esta t5cnica, pero no 6ay una manera fácil de dividir la impedancia serie entre componentes primario y secundario. Jfortunadamente, tal separación no es necesaria para resolver problemas normales

$



;2-En la in'ustria a 0art% '% las 0ru%,as '% 1ac) . '% c)rt)circuit) H A qué )tras 0ru%,as s% l% s)*%t% a l)s trans()r*a')r%s '% 'istri,uci&n . a l)s trans()r*a')r%s '% 0)t%ncia c)*) 0art% '% su c)ntr)l '% cali'a' 2 ac%r una '%scri0ci&n '% ca'a una '% las 0ru%,as2 7nsayos Gpcionales

S% R%ali?an Ensa.)s '% T%nsi&n '% I*0uls) 0ara determinar si el transformador es adecuado para resistir las sobretensiones producidas por descaras atmosf5ricas. " m s, a cada terminal a ensayar. 2a primera onda es una onda completa con un valor de cresta del "W del PO2 -nivel de aislamiento básico/. 7stá seuido por dos ondas truncadas de 11W del PO2. 7l truncado se consiue mediante un descarador de varillas en el aire, a;ustado para el cebado al valor de cresta de la onda de tensión. 2a aplicación final es una onda completa al 1""W del PO2.
S),r%t%nsi)n%s '% Mani),ra 0ara transformadores con niveles reducidos de aislamiento las sobretensiones de maniobra pueden constituir un factor limitativo.


normal de capacidad adecuada. 2a forma de la onda de tensión no deber!a cambiar, excepto en el rado en que la saturación del n4cleo tiene luar a mayor tensión. 2a interpretación de la onda de la corriente del neutro es más comple;a. 7nsayos del 7fecto orona o de la #ensión de Radio Onterferencia 7l efecto corona o las sobre solicitaciones locales, pueden interferir con las comunicaciones de radio y pueden causar el deterioro del aislamiento. 2a tensión de radiofrecuencia producida por el efecto corona se denomina tensión de radio interferencia o RO', y se mide en microvolts. on los niveles de aislamiento reducido de los transformadores el maren entre la tensión de funcionamiento y la tensión a la que se produce el efecto corona es reducido por eso puede ser conveniente comprobar la ausencia de un efecto corona excesivo. Kn m5todo de medir la tensión de radio interferencia o efecto corona para cualquier tensión especificada se da en la 0ubl. 1" N7+J.
!act)r '% P)t%ncia '%l Aisla*i%nt) 7l desarrollo de condiciones no convenientes del aislamiento puede detectarse mediante un aumento del factor de potencia del aislamiento a H" E. 0or esta raón, a veces se efect4an medidas del factor de potencia del aislamiento, en el aislamiento entre los devanados y otras partes de la estructura del aislamiento en los transformadores nuevos y se repiten periódicamente durante el servicio. 0ara obtener comparaciones 4tiles, las $L



medidas sucesivas deben 6acerse con equipo similar y las lecturas deben correirse de acuerdo con la temperatura del aislamiento.

Ensa.) '%l Rui') Au'i,l% 2os ensayos de ruido audible se realian de acuerdo con la 0ublicación N7+J, con aparatos de medida de acuerdo con K" dP. 2os l!mites normales se muestran en la 0ubl. #R 1&".11 de N7+J. 2as lecturas se toman a intervalos de 1 metro -3 pies/ alrededor del transformador, normalmente a una tercera y a dos terceras partes de la altura de la cuba. 7l micrófono se sit4a a 3" cent!metros -1 pie/ del per!metro estructural de la cuba del transformador, excepto en casos necesarios en los que el micrófono se coloca más le;os para obtener una distancia de 1,M" m -H pies/ de la superficie más cercana refrierada por ventiladores. #odas las lecturas del micrófono se promedian para obtener el nivel de ruido del transformador. Durante la medida el transformador está alimentado a la tensión y frecuencia nominales sin cara. 7l nivel de ruido ambiente debe ser como m!nimo  dP inferior al nivel de ruido del transformador

;;2-

HCu/l %s la 'i(%r%ncia (un'a*%ntal %ntr% un trans()r*a')r '%

'istri,uci&n . un trans()r*a')r '% 0)t%ncia #ransformador de Distribución Eemos automatiado nuestro proceso de fabricación de los transformadores de la distribución por aBadiendo la laminación automática de la base las estaciones de la robustea alinee y el soldar. 7l 2i De 6un]in 2a

planta

es

moderna,

bien&ordenada,

y

altamente

productiva.

2a 4ltimos dotación f!sica y soft^are lóica para nuestros especialistas de la inenier!a y de la fabricación aseurándonos que continuar con la misión de la excelencia. 0oniendo en e;ecución la O
3"



todos y los transformadores de potencia y distribución son diseBados, fabricado, probado y examinado en conformidad con la industria más alta y estándares del cliente. #ransformador de 0otencia Jbrimos nuestra fábrica rande del transformador en (uan =in en 1LL>. 2a planta de (uan =in es una planta muy moderna equipada con la fabricación avanada y recursos de prueba incluyendo 5sos para la investiación y el desarrollo extensos. 2as áreas de la bobina y de ensambla;e de la bobina son controlada temperatura

y

libre

de

polvo.

Ea

diseBado

para

la

eficacia

máxima.

2a planta de (uan =in tambi5n producirá los transformadores de potencia aislados as para mercados dom5sticos e internacionales.

VI2

CONCLUSIONES 4 RECOMENDACIONES  •

Jl estudiar circuitos de J 6emos aprendido que como de ener!a la corriente alterna tiene ciertas venta;as con respecto a la corriente continua. 2a venta;a más importante es que el nivel de tensión se puede aumentar o disminuir mediante el transformador.
•

0ara transmitir corriente alterna de alto volta;e y ba;a intensidad se env!a la tensión enerada a un transformador. 7l transformador eleva la tensión y, puesto que la potencia depende de la tensión y de la intensidad, cuanto más alta tensión, menor será la intensidad necesaria para transmitir una potencia dada. 7n el extremo de utiliación de la l!nea de transmisión se instala otro transformador que reduce la tensión 6asta el nivel necesario para 6acer funcionar los equipos que constituyen la cara.

31

USMP - INGENIERIA ELECTRONICA •


2os transformadores se utilian en todo equipo electrónico para elevar y reducir tensiones de J. 7s importante que nos familiaricemos con los transformadores, con su funcionamiento, con la forma en que se los conecta con los circuitos y con las precauciones que se deben adoptar en su empleo.

•

7s necesario entender tres de las aplicaciones básicas de los transformadores9 su capacidad para aumentar o disminuir tensión o una corriente, actuar como dispositivo de iualación de impedancias y aislar -sin conexión f!sica/ una porción de un circuito de otra.

•

2a base teórica sobre el circuito equivalente de un transformador es muy importante para la resolución y comprensión de esta experiencia práctica.

•

2os transformadores ideales no presentas p5rdidas de nin4n tipo. #eóricamente obtenemos valores que en la práctica son diferentes. No entenderemos por esto que los cálculos teóricos son incorrectos. Nos ayudan en proporcionarnos la me;or aproximación que obtendremos en la práctica.

•

No toda la ener!a el5ctrica del bobinado primario se transmite al secundario. 7n el transformador se producen alunas p5rdidas el rendimiento real, si bien suele ser mayor del L"W, es inferior al 1""W.2as p5rdidas de los transformadores suelen ser de dos tipos9_p5rdidas en el cobre_ y p5rdidas en el 6ierro_.

•

2as p5rdidas en el cobre representan la potencia perdida en la resistencia del alambre de los bobinados. J estas p5rdidas se las llama se las llama as! porque por lo eneral en el bobinado se emplea alambre de cobre.
3$

USMP - INGENIERIA ELECTRONICA •


2as p5rdidas en el 6ierro se deben a las corrientes parásitas y a la 6ist5resis. 7l campo man5tico que induce corriente en la bobina secundaria tambi5n atraviesa el material del n4cleo produciendo una corriente, denominada `corriente parásita_, que circula dentro del n4cleo. 7sta corriente parásita calienta el material del n4cleo, lo cual indica que está consumiendo potencia.
•

2as p5rdidas por 6ist5resis dependen del tipo de material que se emplea en el n4cleo. ada ve que la corriente alterna invierta su polaridad, el campo man5tico del n4cleo tambi5n se invierte. 7sta inversión de campo requiere cierta cantidad de potencia, dando una p5rdida que se denomina `p5rdida por 6ist5resis_. Jlunos materiales como el 6ierro aleado con silicio, cambian de polaridad fácilmente su uso como material del n4cleo reduce a un m!nimo la p5rdida por 6ist5resis.

•

7s importante entender ?cómo se produce la acción transformadora@. 2a acción transformadora es un m5todo para trasladar ener!a el5ctrica de una bobina a otra por medio de un campo man5tico alternativo. 2as bobinas no están conectadas entre s!, sino que sólo están acopladas man5ticamente. 7l campo man5tico alternativo enerado en una de las bobinas atraviesa las espiras de otra y produce tensión en ella.

33

3 Informe de Maquinas Electricas

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