Laboratorio N° 3 Tema:
Transformad Transformador or monofásico con carga carga capacitiva, resistiva resistiva e inductiva Objetivos:
Analizar el transformador monofásico en carga Familiarizar e identicar los bancos de carga resistiva, inductiva y capacitiva. Observar la regulación del transformador a diversos niveles de carga R, y !.
Marco teórico
Transformad Transformadores ores monofásicos. monofásicos. "s un disp dispos osit itiv ivo o #ue #ue se enca encarrga de $tra $trans nsfo forrmar$ mar$ la tens tensió ión n de corriente alterna #ue tiene a la entrada en otra diferente a la salida. "ste dispositivo se compone de un n%cleo de &ierro sobre el cual se &an arro arrolla llado do varias varias espira espirass 'vuelt 'vueltas( as( de alambr alambre e conduc conductor tor.. "ste "ste con)unto de vueltas se llaman bobinas y se denominarán* $primario$ a la #ue recibe la tensión de entrada y $secundario$ a a#uella #ue dona la tensión transformada. transformada.
a bobina $primaria$ recibe alterna
una #ue
tensión &ará
circular, por ella, una corriente alterna. "sta corriente inducirá un +u)o magntico en el n%cleo
de
&ierro.
!omo el bobinado $secundario$ está arrollado sobre el mismo n%cleo de &ierro, el +u)o magntico circulará a travs de las espiras de ste. Al &aber un +u)o magntico #ue atraviesa las espiras del $secundario$ se generará por el alambre del secundario una tensión. -abra corriente si &ubiera una carga 'si el secundario estuviera conectado a una resistencia, por e)emplo(. a razón de la transformación de tensión entre el bobinado $/R01AR0O$ y el $2"!345AR0O$ depende del n%mero de vueltas #ue tenga cada uno. Tipos de Transformadores
2eg%n funcionalidad
Transformadores de potencia Transformadores comunicaciones Transformadores de medida 1onofásicos Trifásicos
Por los sistemas de tensiones
Trifásicos6e7afásicos Trifásicos6dodecafásicos Trifásicos6monofásicos 2eg%n tensión secundario
"levadores Reductores
de
0nterior
2eg%n medio
0ntemperie "n seco
2eg%n elemento refrigerante
"n ba8o de aceite !on pyraleno El transformador real.
/ara
entender
funcionamiento transformador
de
el un real,
rerámonos a la gura. "sta nos muestra un transformador #ue consiste en dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un n%cleo del transformador. a bobina primaria del transformador está conectada a una fuente de tensión de ca y la bobina secundaria está en circuito abierto.
a base del funcionamiento del transformador se puede derivar de la ley de Faraday φ eent 9 d
: dt
φ
"n donde
es el +u)o magntico ligado de la bobina, a travs de la
cual se induce la tensión. "l +u)o ligado total es la suma de los +u)os #ue pasan por cada vuelta de la bobina, sumando tantas veces cuantas vueltas tenga dic&a bobina*
φ
9;fi "l +u)o magntico total #ue pasa por entre una bobina no es sólo 4f , en donde 4 es el n%mero de espiras en la bobina, puesto #ue el +u)o #ue pasa por entre cada espira es ligeramente diferente del +u)o en las otras vueltas, y depende de la posición de cada una de ellas en la bobina. !arga resistiva as cargas resistivas son simplemente a#uellas en las #ue la electricidad produce calor y no movimiento. Tpicas cargas de este tipo son las lámparas incandescentes o los radiadores elctricos. Todas a#uellas #ue consumen electricidad y por lo general producen calor y:o luz, por e)emplo* parrillas elctricas, focos, &ornoelctrico, cafetera, sand
consumo? se mide en @A '@olts Amperes
!arga !apacitiva !uando se aplica carga capacitiva a un transformador, la corriente '0( en la carga se adelanta BC con respecto al volta)e. "sto #uiere decir #ue la corriente se desfasa &acia adelante BC con respecto al volta)e
de utilización '@(. Tomando en cuenta este desfase, se obtiene la cada interna 'ec( del transformador 'cada de volta)e(. 5e esta manera la ecuación #ue da de la siguiente manera*
Equipo:
Fuente de poder TF6DE Fuente de poder /26DE Ampermetro A! de G A @oltmetro analógico DEB:EEB A! Transformador monofásico TTD Transformador monofásico TR6D Hancos de resistencias TH6IB y p&ase r&eostat Hancos de inductancias TH6ID y 0 EE Hancos de capacitancia TH6IE y !E @atmetro DJB= 0nterruptor TOB
Esquema:
rocedimiento:
@ericar #ue el interruptor del circuito de carga est en estado abierto.
Realizar las cone7iones del diagrama de la gura manteniendo el circuito sin energa !olocar el selector del banco de resistencias en su posición má7ima R en terminales, e#uivalente a mnima corriente. Alimentar el circuito primario con una tensión nominal del transformador K@DL, el mismo #ue se debe mantener constante a lo largo de todo el e7perimento. !ierre el interruptor T BB. !errar el interruptor de la carga. 0ncrementar la carga del transformador con el cursor del banco de resistencias de manera #ue se produzca incrementos de corriente de B.J Amperios K0DL, &asta un má7imo de I.J Amperios. Tomar lecturas de @D, 0D, @E y 0E. Apagar la fuente. Abrir el interruptor de la carga y reemplace el banco de resistencias por uno de inductancias con el selector en la posición cero 'B(, active la fuente y cierre el interruptor de la carga. 0ncrementar la carga del transformador con el selector de la inductancia utilizada desde la posición B &asta la tome lecturas de @D, 0D, @E y 0E 'veri#ue en cada medición #ue la tensión de entrada sea constante(. Apagar la fuente Abrir el interruptor de la carga y reemplace el banco de inductancias por el banco de capacitancias con el selector en la posición cero, active la fuente y cierre el interruptor de la carga. 0ncrementar la carga del transformador con el selector de la capacitancia utilizada variando desde la posición B &asta la G tome las lecturas @D, 0D, @E y 0E 'veri#ue en cada medición #ue la tensión de entrada sea constante(.
!atos medidos !on carga Resistiva "# $v%
"& $"%
i# $'%
i& $'%
$(%
) *+ ,-/
##0.* ##0.3 ##1 ##1 ##1
D.D D D B.N B.N
B B.J B.GJ D.BG D.J
B D.J E E.J
B DMB EBB EIB EJ
B DB EB I IJ
i# $'%
i& $'%
$(%
2 -u/
!on carga !apacitiva "# $v%
"& $"%
D D.E D.I D.N E.D E. E.J
B.BG B.B B.D B.G B.GN D.B D.IE
B.E D.D D.JJ D.N E. E.N .I
M.J DE.J EB EB EE.J EJ EM.J
DJ B IJ GB MJ B DBJ
"& $"%
i# $'%
i& $'%
$(%
L -m6/
D.I B.G B N. NN.I NN NN
B B.G D.E D.G E.E E.M .
B B.E D.E D.N E.J . I.E
B.J J DD EB EJ B IJ
B BB DJB DBB MJ GB JB
##0.* ##0.4 ##0.0 #&+.# #&+.5 #&+.* #&+.4
!on carga 0nductiva "# $v% ##0.* ##0.3 ##1 ##1 ##1 ##4.* ##4.#
2uestionario: Realizar un solo gráco con las caractersticas de regulación del transformador monofásico para las cargas resistiva, inductiva y capacitiva. !arga resistiva D.DJ D.D D.BJ D
!ARA2 R"202T0@A inear '!ARA2 R"202T0@A (
B.J B. B.NJ B.N B
B.J
!arga capacitiva
D
D.J
E
E.J
.J
.J E.J E '7is Title
!ARA !A/A!0T0@A inear '!ARA !A/A!0T0@A(
D.J D B.J B B
B.J
D
D.J
E
E.J
.J
I
'7is Title
!arga inductiva E D B
'7is Title
N
!ARA 0453!T0@A inear ' !ARA 0453!T0@A (
NN NM NG B B.J D D.J E E.J .J I I.J '7is Title
Analizar la regulación general y con cada una de las cargas R, y !.
!álculo de la regulación en cargas resistivas, capacitivas e inductivas Tabla de )e8ulación )e8ulación )e8ulación 2ar8a )e8ulación 2ar8a 2ar8a )esistiva 9nductiva 2apacitiva
D,EM B,JJ B,BB B,GI D,IJ D,NE D,NE
#++ +0# +0# +43 +43
|
Regulación=
B,D D,B D,EM D,GI D,D E,B E,EM
|
Vteórico −Vexperimental ∗100 V teórico
Ejemplo de c;lculos
|
Regulación=
90 −91,1 110
|
∗100
Regulación=1
2ar8a resistiva
Observando el gráco notamos #ue la variación de corriente no es proporcional a la carga, para #ue se produzcan estas corrientes nominales el volta)e debe ir variando, entonces el factor de regulación del fabricante es el #ue nos marca la variación de volta)e 2ar8a capacitiva
Analizando el gráco observamos #ue la variación del volta)e es mnima y la corriente aumenta, este fenómeno se debe a #ue el capacitor se carga muy rápido y por el continuo ingreso de corriente este no se descarga, lo #ue provoca #ue la corriente 0E vare. 2ar8a inductiva
Observando el gráco observamos #ue el volta)e desciende de manera lineal mientras la corriente aumenta, luego de varias cargas y
descargas de la bobina esta se comporta como un cortocircuito 'volta)e es cero(.
5eterminar y gracar la potencia reactiva y el factor de potencia con los datos obtenidos en cada medición.
2ar8a resistiva
4o es necesario gracar ya #ue en este caso toda la potencia aparente '[email protected]( es activa y la reactiva es igual a cero. Q el ángulo de la impedancia es igual a BC, debido a #ue solo tenemos carga resistiva por lo tanto el factor de potencia es fp9D. 2ar8a capacitiva
/ara este caso toda la potencia es aparente '[email protected]( es reactiva y al ser capacitiva tenemos*
Q el ángulo de la impedancia es igual a 6BC, debido a #ue solo tenemos carga resistiva por lo tanto el factor de potencia es fp9B 2ar8a inductiva
/ara este caso en cambio toda la potencia es potencia aparente 'P2P9P @P.P0P( es reactiva y al ser inductiva tenemos*
Q el ángulo de la impedancia es igual a BC, debido a #ue solo tenemos carga resistiva por lo tanto el factor de potencia es fp9B
2onclusiones:
Al terminar la práctica observamos #ue en la carga resistiva el volta)e es directamente proporcional a la corriente 2e asume #ue la carga resistiva de la bobina y del capacitor es cero para nes educativos. Al aplicar diferentes tipo de cargas la corriente y el volta)e cambian su relación, al conectar una carga resistiva el volta)e es inversamente proporcional a la corriente, al conectar una carga capacitiva la corriente en la carga se adelanta con BC con respecto al volta)e, y nalmente cuando se aplica una carga inductiva la corriente se atrasa respecto al volta)e "l volta)e en el primario varia en relación al volta)e en el secundario y esto lo comprobamos calculando el factor de regulación
)ecomendaciones:
levar el traba)o preparatorio el cual nos servirá para guiarnos en la práctica a realizarse 4o ingresar con alimentos al laboratorio. 1ane)ar los e#uipos con muc&a atención para evitar accidentes por mala manipulación de instrumentos
)eferencias
1á#uinas "lctricas y Transformadores, 0rving . oso< /&.5. Teora y análisis de las má#uinas elctricas A. ". Fitzgerald. 1á#uinas "lctricas "stifan !&apman
