DETERMINACION DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE ENSAYOS DE VACÍO Y CORTO CORTO CIRCUITO CIRCUI TO 3. ELEMENTOS A UTILIZAR: • • • • • •
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1 autotransformador monofásico 0-240v AC ,60 hz. 1 transformadores monofásicos 220/110v de diferentes po tencias. 1 amperímetro de CA 1 votímetro de CA !e"o metro. 1 vatímetro monofásico. 1 variac. Conductores e#ctricos varios.
4. ACTIVIDADES: 4.1. Armamos e circuito de a fi"ura, $ tomamos e %o%inado de ata tenci&n, ue"o veri verifi fica cam mos as as cone cone'i 'ion ones es de de circ circui uito to,, term termin inad ado o a insp inspec ecci ci&n &n de se"u se"uri rida dad d incr increm emen enta tamo moss a tenc tenci& i&n n de de aim aimen enta taci ci&n &n desd desdee 0 vot votio ioss hast hastaa (ue (ue am%o am%oss arroamientos circue a corriente nomina de transformador (ue es apro'imadamente e )* de vota+e nomina 220 votios. e"istrando os vaores de a corriente de a tenci&n $ de a potencia consumida en e transformador.
a%a 1 a%uaciones a%uaciones de os datos e'perimentaes de consumo de potencia de trasformador cc corriente en corto circuito
3cc tenci&n de corto circuito
cc potencia de cortocircuito
cos5
cc
cc
7 cc
2.8 A
11.09 3
2:
0.:6:
;.:89<
1.009=
4.104<
4.2. Armamos e circuito de a fi"ura, $ tomamos e %o%inado de ata tenci&n, ue"o verificamos as cone'iones de circuito, terminado a inspecci&n de se"uridad incrementamos a tenci&n de de aimentaci&n desde 0 votios hasta e vota+e nomina 220 votios. e"istrando os vaores de a corriente de a tenci&n $ de a potencia consumida en e transformador.
a%a 2 a%uaciones de os datos e'perimentaes de consumo de potencia de trasformador ocorriente de vacio 0.19 A
3o tenci&n de vacio 220 3
o potencia de vacio 1).2
Cos5
0.;9;9
m
;194.21 <
m
1;2;.61 <
7m
1222.22 <
5. CUESTIONARIO: 5.1. ¿Qué es la relación experimentalmente?
de transformación y
como puede
determinarse
>a reaci&n de transformaci&n nos indica e aumento & decremento (ue sufre e vaor de a tensi&n de saida con respecto a a tensi&n de entrada, esto (uiere decir, por cada vot de entrada cuántos vots ha$ en a saida de transformador.
>a raz&n de a transformaci&n m de a tensi&n entre e %o%inado primario $ e %o%inado secundario depende de os n?meros de vuetas (ue ten"a cada uno. @i e n?mero de vuetas de secundario es e tripe de primario, en e secundario ha%rá e tripe de tensi&n.
ormamente se usan tres m#todos para reaizar os ensa$os de reaci&n de transformaci&n, se"?n e tipo de transformador $ os medios disponi%es. Bn m#todo conveniente es a apicaci&n de una tensi&n conocida, "eneramente menor (ue a norma, a devanado de ma$or tensi&n $ a medida de as tensiones en os otros devanados, usando votímetros $ transformadores de tensi&n adecuados. >as reaciones de as ecturas de tensi&n indicarán as reaciones de espiras en os distintos devanados. e%en tomarse ecturas para todas as posiciones de as tomas de os transformadores. 5.2. Haga la definición correcta de: corriente de vaco! corriente por perdidas en el "ierro del n#cleo y corriente de magneti$ación! di%u&e el diagrama fasorial.
Cuando una fuente de potencia de ca se conecta a un transformador fu$e una corriente en su circuito primario, aun cuando su circuito secundario est# en circuito a%ierto. Dsta corriente es a corriente necesaria para producir un fu+o en e n?ceo ferroma"n#tico rea. Consta de dos componentes 1. >a corriente de ma"netizaci&n im, (ue es a corriente necesaria para producir e fu+o en
e
n?ceo de transformador. 2. >a corriente de p#rdidas en e n?ceo ihEe, (ue
es
a corriente necesaria para compensar as p#rdidas por hist#resis $ corrientes parásitas. ;. >a otra componente de a corriente en vacío en e transformador es a corriente necesaria para producir a potencia (ue compense as p#rdidas por hist#resis $ corrientes parásitas en e n?ceo. Dsta es a corriente de p#rdidas en e n?ceo. >as p#rdidas (ue ocurren en os transformadores reaes tienen (ue e'picarse en cua(uier modeo confia%e de comportamiento de transformadores. >os detaes principaes (ue de%en tenerse en cuenta para a construcci&n de ta modeo son
1. F#rdidas G en e co%re. F#rdidas en e co%re son p#rdidas por resistencias en as %o%inas primaria $ secundaria de transformador. Das son proporcionaes a cuadrado de a corriente de dichas %o%inas. 2. F#rdidas de corrientes parásitas. >as p#rdidas por corrientes parásitas son p#rdidas por resistencia en e n?ceo de transformador. Das son proporcionaes a cuadrado de vota+e apicado a transformador. ;. F#rdidas por hist#resis. >as p#rdidas por hist#resis están asociadas con os reacomodamiento de os dominios ma"n#ticos en e n?ceo durante cada medio cico, ta como se e'pic& anteriormente. Dos son una funci&n compe+a, no inea, de vota+e apicado a transformador. 4. Gu+o de dispersi&n. >os fu+os f >F $ f >@ (ue saen de n?ceo $ pasan soamente a trav#s de una de as %o%inas de transformador son fu+os de dispersi&n. Dstos fu+os escapados producen un auto inductancia en as %o%inas primaria $ secundaria $ os efectos de esta inductancia de%en tenerse en cuenta. 5.'. ¿(u)l es la venta&a de reali$ar la prue%a de circuito a%ierto en el lado de %a&o volta&e?
Dn teoría se puede reaizar os cácuos de transformador en e ado de primario o e ado de secundario pero en a práctica rea e ensa$o se reaiza aimentando e devanado de %a+a tenci&n &sea e secundario por(ue normamente su vota+e de r#"imen está comprendido en as escaas de os aparatos de medida empeados. $ además e'iste menos pei"ro para e operador a tra%a+ar en %a+a tenci&n. 5.*. ¿+or ,ué se prefiere e&ecutar la prue%a de cortocircuito en el lado de alto volta&e?! anali$ar por,ue en sistemas de potencia esta prue%a es importante.
For(ue aimentando e transformador en # ado de ata tenci&n a corriente a medir en e primario será de vaor razona%e. A mismo tiempo a tenci&n de aimentaci&n será una pe(ueHa parte de a tenci&n nomina, estando comprendida dentro de as escaas de os instrumentos de medida. 5.5. -i%u&e el circuito e,uivalente del transformador ensayado en el la%oratorio con sus respectivos valores /1! /2! 01! 02! 0m /m.
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: 1. >as principaes perdidas (ue e'isten en un transformador monofásico son causadas por fu+os de hist#resis, corrientes parasitas, $ perdidas en e co%re. 2. >os ensa$os de corto circuito $ circuito a%ierto de transformador nos a$udan a o%tener os parámetros necesarios para operar os transformadores en as cone'iones (ue se de%en reaizar por e+empo en una centra conectar un transformador en paraeo con otro. ;. Dn os ensa$os desarroados as p#rdidas de potencia en e transformador coinciden con as mediciones (ue se toman en os vatímetros por o nos indica as p#rdidas (ue sufre e transformador. 4. >a potencia a%sor%ida por e transformador tra%a+ando en vacío corresponde casi e'actamente a as p#rdidas en e hierro. Como a corriente (ue circua por e secundario es nua, no aparecen en # p#rdidas en e hierro. como a corriente en vacío es mu$ pe(ueHa comparada con a corriente de car"a, resutan prácticamente desprecia%es as p#rdidas en e co%re de primario. For o tanto, se puede afirmar (ue e tota de a potencia a%sor%ida funcionando e transformador en vacío, %a+o a tensi&n nomina, representa e vaor de a potencia perdida en e hierro de circuito ma"n#tico. ). Dsta potencia perdida es constante, independiente de a car"a de transformador, pues depende de n?ceo, de a inducci&n $ de a frecuencia. Como estos vaores son constantes, siempre (ue o sean a tensi&n $ a frecuencia de a red de aimentaci&n,
a potencia perdida en e hierro de transformador permanecerá constante con independencia de r#"imen de funcionamiento. 6. D ensa$o de cortocircuito sirve para determinar "o%amente as p#rdidas en e co%re $ as adicionaes. Dstas ?timas son de%idas a distorsiones de fu+o ma"n#tico, distri%uci&n no uniforme de a corriente en os conductores especiamente en os de "ran secci&n, corrientes parásitas en a masa metáica cercana a os devanados $ a otras causas de menor importancia.
7. BIBLIOGRAFÍA: • • •
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