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EL AUTOTRANSFORMADOR EXPERIMENTO DE LABORATOIRO # 42 Eduard Ostik Zuñiga, David A. Mejia, & Jose Luis Rivera a.
Resumen— Un Transformador eléctrico se compone de dos o más bobinas, o devanados, estrechamente acoplados por un flujo magnético guiado por una estructura magnética. Los transformadores se utilizan para transformar voltaje, corriente e impedancia. Existe un tipo de transformador que solo tiene un devanado, dicho devanado sirve a la vez primario y secundario. Esta clase de transformador se denomina Autotransformador. Se utiliza el autotransformador como Elevador de voltaje cuando una parte del devanado actúa como primario y el devanado complemento sirve como complemento. Por otra parte se utiliza el autotransformador como Reductor de voltaje cuando todo el devanado actúa como primario, y parte del devanado actúa como secundario.
b.
c. d.
La acción del autotransformador es básicamente la misma que la del transformador normal de dos devanados. La potencia se transfiere del primario al secundario por medio del campo magnético variable y el secundario, a su vez, regula la corriente del primario para establecer la condición requerida de igualdad de potencia en el primario y secundario.
I. INTRODUCCIÓN ARA esta práctica se estudia la relación de voltaje y corriente de un autotransformador, se aprende como se conecta un transformador estándar para que trabaje como autotransformador. Se muestra los dos tipos de autotransformadores que hay, el autotransformador elevador y el autotransformador reductor. Por último utilizando los módulos EMS de transformador, fuente de alimentación, resistencia y medición de CA, se obtienen diferentes valores o datos para tener en cuenta y responder una serie de preguntas como prueba de conocimientos.
e.
Abra todos los interruptores del modulo de resistencia, para tener una corriente de carga igual a cero. Conecte la fuente de alimentación y ajústela exactamente a 120v ca según lo indique el voltímetro E1. (Este es el voltaje nominal para el devanado 5 a 6) Ajuste la resistencia de carga RL a 200 ohms. Mida y anote las corrientes I1, I2 y el voltaje de salida E2. I1=0.18 A c-a I2=0.34 A c-a E2=57 V c-a Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
P
-
Modulo del transformador Modulo de fuente de alimentación (0-120/208V) Modulo de medición de c-a (0.5/0.5 A) Modulo de medición de c-a (100/250V) Modulo de resistencia Cables de conexión III.
1.
2.
EMS 8341
b.
EMS 8426 EMS 8311 EMS 8941
¿Son aproximadamente potencias aparentes?
iguales
estas
dos
R/ SI, son aproximadamente iguales debido a que el autotransformador realiza básicamente las mismas acciones de un transformador normal donde la potencia del primario se transfiere al secundario por medio de un campo magnético variable, y el secundario a su vez regula la corriente del primario para establecer la condición requerida de igualdad de potencias tanto del primario y el secundario.
PROCEDIMIENTOS
Se usa el circuito que aparece en la figura 42.2, utilizando los módulos EMS de transformador, fuente de alimentación, resistencia y medición de CA. Observe que el devanado 5 a 6 se conecta como el primario, a la fuente de alimentación de 120v ca. La derivación central del devanado, terminal 9, se conecta a un lado de la carga, y la porción 6 a 9 del devanado primario se conecta como devanado secundario.
Calcule la potencia aparente en los circuitos primario y secundario. E1 x I1 = 21.6 (VA) p E2 x I2 = 19.38 (VA) p
EMS 8821 EMS 8425
transformador reductor
3. a.
II. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
-
Figura 42.2:
c.
¿Se trata de un autotransformador elevador o reductor? R/ Transformador reductor
2
4. a.
Conecte el circuito que se ilustra en la figura 42.3. Observe que el devanado 6 a 9 ahora esta conectado como devanado primario, a la fuente de 60v ca, mientras que el devanado 5 a 6 está conectado como secundario.
IV.
1.
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS
Un transformador estándar tiene un valor nominal de 60 kVA. Los voltajes del primario y del secundario tienen un valor nominal de 600 volts y 120 volts respectivamente. b. ¿Si el devanado primario se conecta a 600 V c-a, que carga en kVA se puede conectar al devanado secundario? R/ En el devanado secundario se puede conectar una carga aproximada a 60 kVA, porque la potencia aparente del primario es igual a la potencia aparente del secundario.
2. Figura 42.3: transformador elevador
Si el transformador de la pregunta 1 se conecta como un autotransformador a 600 V c-a: a.
5. a.
b.
c. d.
Cerciórese de que todos los interruptores del modulo de resistencia estén abiertos de modo que se obtenga una corriente de carga igual a cero. Conecte la fuente de alimentación y ajústela exactamente a 60 V c-a, según lo indique el voltímetro E1 (Este es el voltaje nominal del devanado 6 a 9). Ajuste la resistencia de carga RL a 600 ohms. Mida y anote las corrientes I1, I2 y el voltaje de salida E2.
R/ Como elevador nuestros voltajes de salida Vp/Vs = Ns/Np 600 = 1/5 Vs = 3000 Serán: Vs = 3000 V c-a Vp = 600 V. c-a Como reductor nuestros voltajes de salida Relación de vueltas: Vp/Vs = Np/Ns 600/120 = 5 La relación de vueltas es de 5 a 1 Seran: Vs = 120 V c-a Vp = 600 V. c-a
I1 = 0.45 A c-a I2 = 0.2 A c-a E2 = 115 V e.
b.
Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. Calcule la potencia aparente en los circuitos primario y secundario. E1 x I1= 27 (VA) p E2 x I2= 23 (VA) p
b.
¿Son aproximadamente potencias aparentes?
c. iguales
las
dos
¿Se trata de un autotransformador elevador o reductor? R/ Transformador elevador
Calcule las corrientes de los devanados para cada voltaje de salida e indique si exceden los valores nominales. R/ Elevador: Is = (PA) / Vs = 60 kVA / 3000 V = 20 A
R/ SI, son aproximadamente iguales porque está en configuración de un autotransformador, puesto que la potencia se transfiere del primario al secundario por el campo magnético y establece la condición de igualdad de potencia entre el primario y el secundario. c.
Calcule la carga en kVA que el transformador puede proporcionar para cada uno de los voltajes de salida indicados. R/ La carga que el transformador puede proporcionar es 60 kVA por que hay una condición de igualdad respecto de la potencia del primario y el secundario.
6. a.
¿Cuáles serán los voltajes de salida que pueden obtenerse utilizando diferentes conexiones?
Reductor: Is = (PA) / Vs =60 kVA / 120 V = 500 A Se exceden los valores de la corriente por la relación de vueltas 3.
Si usa el modulo EMS de transformador y la fuente fija de 120v ca, cual devanado usaría como primario y cual como secundario, para obtener un voltaje de salida de:
3
a.
Primario: 120 V y Secundario: 148 V c-a. En el modulo EMS los puntos 6 y 9 se toman como primarios y los puntos 5 y 6 como secundarios
b.
Primario: 120v y Secundario: 328v ca. En el modulo EMS los puntos 6 y 9 se toman como primarios y los puntos 5 y 6 como secundarios
c.
Primario: 120v y Secundario: 224v En el modulo EMS los puntos 6 y 9 se toman como primarios y los puntos 5 y 6 como secundarios
d.
Primario: 120v y Secundario: 300v En el modulo EMS los puntos 6 y 9 se toman como primarios y los puntos 5 y 6 como secundarios V.
•
• •
CONCLUSIONES
Se analiza el comportamiento de un transformador estándar mediante sus voltajes, corrientes y potencias aplicados a los autotransformadores. Se estudia y aprende el funcionamiento de los dos tipos de autotransformadores existentes (Elevador y Reductor). Se entiende la relación de voltaje y corriente de un autotransformador trabajando mediante los módulos EMS. VI.
BIBLIOGRAFÍA
•
Maquinas eléctricas. FITZGERALD, A.E.
•
Maquinas eléctricas y transformadores. IRVING L.
•
Notas de clases de maquinas eléctricas.
NOTA=4.0
KOSOW,
