DETERMINAR EL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE MEDIANTE LOS ENSAYOS DE VACIO V ACIO Y CORTOCIRCUITO OBJETIVOS
Determinar mediante los ensayos correspondientes, los parámetros del circuito eléctrico equivalente de un transformador monofásico.
MARCO TEORICO Circuito Equivalente de un Transformador real Las pérdidas que ocurren en los transformadores reales tienen que explicarse en cualquier modelo fiable de comportamiento de transformadores:
Pérdidas (FR ) en el cobre . Pérdidas en el cobre son pérdidas por resistencias en las bobinas primaria y secundaria del transformador . Son proporcionales al cuadrado de la corriente de dichas bobinas. Pérdidas de corrientes parásitas . Las pérdidas por corrientes parásitas son pérdidas por resistencia en el núcleo del transformador. Son proporcionales al cuadrado de la tensión aplicada al transformador. Pérdidas por histéresis . Las pérdidas por histéresis están asociadas a los reacomodamientos de los dominios magnéticos en el núcleo durante cada medio ciclo. Ellos son una función compleja, no lineal, de la tensión aplicada al transformador. Flujo de dispersión . Los flujos f LP y f LS que salen del núcleo y pasan solamente a través de una de las bobinas de transformador son flujos de dispersión. Estos flujos escapados producen una autoinductancia en las bobinas primaria y secundaria y los efectos de esta inductancia deben tenerse en cuenta. Es posible construir un circuito equivalente que tenga en cuenta todas las imperfecciones principales de los transformadores reales. Cada imperfección principal se considera a su turno y su efecto se incluye en el modelo del transformador.
Ensayo en Vacío La potencia absorbida por el transformador trabajando en vacío es aproximadamente igual a las pérdidas en el hierro (las nominales si se aplica la tensión nominal en el primario) y se desprecian la pequeñas pérdidas que puede haber en el cobre. Para efectuar el ensayo de vacío, el transformador se dispone como se indica en la siguiente figura:
La potencia Po que absorbe el transformador en vacío la indica el vatímetro W. La lectura del amperímetro A proporciona la corriente Io absorbida desde el primario y los voltímetros V1 y V2 indican, respectivamente, la tensión V1o a la que hemos conectado el transformador y la tensión V2o de circuito abierto en el secundario. Al realizar el ensayo de vacío, la intensidad que circula por el primario se cierra por la admitancia de vacío. De esta forma queda determinada la admitancia de vacío referida al secundario.
Ensayo en Cortocircuito Para realizar este ensayo, el primario ha de alimentarse a una tensión reducida de modo que al poner el secundario en cortocircuito pase por él su corriente nominal. El esquema de un ensayo de cortocircuito es el representado en la figura siguiente:
La tensión primaria de cortocircuito se consume integra en la impedancia, que por esta razón también se ha denominado impedancia de cortocircuito. El ensayo se efectuará aplicando baja tensión al primario, a fin de que por el circule justamente la corriente a plena carga. Nótese que en este caso las resistencias comprenden el aumento debido al flujo de dispersión producido por la corriente a plena carga, a la vez que por ser muy reducido el flujo que se precisa para inducir en los devanados de la escasa f.e.m. que debe desarrollarse, la corriente de excitación es prácticamente despreciable.
ELEMENTOS A UTILIZAR
01 transformador monofásico de 1KVA, 220/110 V 01 multímetro digital 01 amperímetro 0-5 A 01 voltímetro de 0-300 V 01 Watimetro monofásico Conductores eléctricos varios 01 Variac monofásico
ACTIVIDADES a.
Armar el siguiente circuito
b.
Registrar los valores de los instrumentos cuando la tensión en V2 es la nominal (110 V)
Io 69.3 mA
Vo 215 V
Wo 4W
Rm
Xm
11.556 kΩ
3221.25 Ω
√ √
Zm 3102 Ω
|| |||| c.
Armar el siguiente circuito
d.
Regular el autotransformador variable desde cero voltios hasta conseguir que en ambos arrollamientos circule la corriente nominal del transformador (mas o menos 5% V nominal) Registrar los valores de los instrumentos para esta corriente nominal
e.
Icc 0.5 A
Vcc 15 V
Wcc 7W
Rcc 28 Ω
Xcc
Zcc
10.77 Ω
30 Ω
CUESTIONARIO 1. ¿Que es la relación de transformación y como puede determinarse experimentalmente? La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador. Esta relación de transformación se puede determinar midiendo la entrada de voltaje al transformador y la salida de voltaje de este una vez energizado; la división de la salida entre la entrada nos da la relación de transformación.
2. Haga la definición correcta de: la corriente de vacío, la corriente por perdida en el núcleo y la corriente de magnetización, dibuje el diagrama fasorial de corrientes. Corriente de Vacío: También llamada corriente de excitación, es la corriente necesaria para producir un flujo en el núcleo ferromagnético real Corriente por pérdida en el Núcleo: Es la corriente necesaria para compensar las pérdidas por histéresis y corrientes parásitas. Corriente de Magnetización: Es la corriente necesaria para producir el flujo en el núcleo del transformador.
3. ¿Cuál es la ventaja de realizar la prueba de circuito abierto en el lado de bajo voltaje? La prueba de circuito abierto supone dejar abierto un devanado del transformador mientras el otro se excita aplicando el voltaje especificado. Aunque no importa cual lado se excite es mas seguro realizar la prueba en el lado de bajo voltaje; pues para realizar la prueba en este lado se dispone de fuentes de bajo voltaje en cualquier instalación para pruebas.
4. ¿Por qué se prefiere ejecutar la prueba de cortocircuito en el lado de alto voltaje? Para realizar esta prueba no importa cual lado se ejecute; sin embargo la medición de la corriente para mayor seguridad se debe realizar en el lado de alto voltaje para que la medición sea mas fácil.
5. Dibuje el circuito equivalente del transformador ensayado en laboratorio con sus respectivos valores (R1, R2, X1, X2, Xm y Rm)
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
El ensayo en vacío proporciona a través de los datos medidos, los valores directos de la potencia perdida en el hierro que es medido por el vatímetro y recibe el nombre de perdidas constantes.
El objetivo de realiza el ensayo de cortocircuito es para hallar las perdidas de potencia en el cobre y recibe el nombre de perdidas variables.
El análisis del ensayo de cortocircuito se pudo simplificar con el esquema de Kapp para su interpretación y análisis.
Existen tres diferentes perdidas en los transformadores; una es en el cobre, por histéresis o corrientes parasitarias
En el ensayo en vacío se supone que las perdidas por el cobre son cero; pues no hay I2 al estar abierto el circuito no pasa ninguna corriente. Una vez que la intensidad máxima de flujo alcanza el punto de saturación en el núcleo, un pequeño aumento en la intensidad pico de flujo requiere un aumento muy grande en la corriente de magnetización máxima.
BIBLIOGRAFIA
http://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/PR_SIS_01.pdf
http://www.nichese.com/imped-trans1.html
http://www.tuveras.com/transformador/eltransformador.htm
http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/transf_real.pdf
