Laboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos 2- 2016A
GUIA DE LABORATORIO N° 6 1
1.1
TEMA:
CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE LOS ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO. CORTOCIRCUITO.
OBJETIVOS a) Determinar experimentalmente los parámetros de resistencia y reactancia del circuito equivalente del transformador. b) Comprender el principio de funcionamiento de transformador como convertidor de energía.
1.2
MARCO REFERENCIAL
Los parámetros del circuito equivalente de un transformador pueden determinarse experimentalmente si se efectúan dos pruebas: la de circuito abierto o en vacío y la de cortocircuito.
Ensayo en vacío o de circuito abierto Como su nombre lo indica se dejar en circuito abierto un devanado del transformador, mientras el otro se excita aplicando el voltaje nominal. Aunque no importa el lado que se excite, es más seguro realizar la prueba alimentando por el lado de bajo voltaje. Otra razón para realizar la prueba en este lado es la disponibilidad de fuentes de bajo voltaje en cualquier instalación de pruebas.El pruebas. El ensayo consiste en aplicar al primario, la tensión nominal, obteniéndose lo s valores de potencia y corriente. Al no haber carga en el secundario, la corriente de vacío resulta de un valor muy pequeño y la potencia absorbida se debe entonces, fundamentalmente, a las pérdidas en el hierro, ya que resultan despreciables las pérdidas en el cobre. En la figura 1 se muestra el diagrama de conexión para la prueba de circuito abierto con amperímetro, voltímetro y vatímetro colocados en el lado de bajo voltaje. Si la pérdida de potencia en el cobre en condiciones sin carga en el lado de bajo voltaje es despreciable, entonces el circuito equivalente aproximado correspondiente, se observa como en la figura 1 desde el lado de bajo voltaje es el que aparece en la siguiente figura 1.
Figura 1. Circuito de equivalente de circuito abierto del transformador
Ensayo Ensayo en cortocircui to Esta prueba se realiza para determinar las resistencias de los devanados y las reactancias de dispersión. La prueba se realiza estableciendo un cortocircuito a través de un devanado y excitando al otro con una fuente de voltaje. El v oltaje aplicado se ajusta con cuidado p ara que cada devanado o arrollamiento conduzca la corriente nominal. El voltaje aplicado es una fracción pequeña del voltaje nominal. Por tanto ha de tenerse mucho cuidado al ejecutar esta prueba. Nuevamente no importa en cual lado se ejecute la prueba. Sin embargo la medición de la corriente corriente nominal indica que, para mayor seguridad, la prueba debe debe realizarse en el lado de alto voltaje. Dado que el valor de la tensión de cortocircuito resulta un valor muy pequeño, la potencia absorbida se debe, fundamentalmente, a las pérdidas en el cobre, ya que resultan despreciables las pérdidas en el hierro.
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En la figura 2 se muestra el diagrama de conexión para la prueba de cortocircuito con amperímetro, voltímetro y vatímetro colocados en el lado de alto voltaje, con un cortocircuito en el lado de bajo voltaje. En este caso el vatímetro registra la pérdida en el cobre a plena carga. El circuito equivalente aproximado correspondiente a la prueba de cortocircuito es el siguiente
Figura 2. Circuito de equivalente de circuito abierto del transformador.
Si han de disgregarse las resistencias, se supondrá que el transformador ha sido diseñado para que la pérdida de potencia en el lado de alto voltaje se a igual a la que ocurre el lado de bajo voltaje. Esto recibe el nombre de Criterio de diseño óptimo, según el cual Re1=R1 + a2R2 0.5 Re1 = R1 = a2R2
Xe1=X1 + a2X2 0.5 Xe1 = X1 = a2X2
2.1. PRE-LABORATORIO.- realizar las siguientes cálculos y la simulación mediante programas de cálculo y de simulación (MATHCAD, MATLAB, Scilab, PSPICE). Un transformador de 1000 VA, 220/110 V de 60 Hz, que durante el ensayo de corto circuito alimentado por el lado de AT la corriente fue de 4.54 A , la tensión de corto circuito de 17.6 y potencia de corto circuito de 20 W. Del ensayo de vacío a tensión de 110 V, la corriente vacío fue 1.1 A y la potencia de vacío de 35 W. Determinar los parámetros del circuito equivalent e del transformador referido al lado de altas tensión y otro al lado de Baja Tensión. (presentar la solución impresa de este problema antes de iniciar la práctica). 1.3
MATERIALES, INTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y EQUIPOS
Los siguientes dispositivos, equipos, i nstrumentos y materiales serán solicitadas oportunamente por el estudiante de turno al encargado para la realización de la practica: Item Cant Descripción Código 1 1 Regulador de tensión monofásica (variac) 220 V, 4 A 2 1 Amperímetro analógicos de c.a. 5 A, 10 A. 3 4 Voltímetro de c.a. de 150 V, 300V 4 1 Frecuencímetro de 220 V 5 1 Osciloscopio de 2 canales y sus 2 sensores de tensión 6 1 Vatímetro de 5 A, 240 V 7 1 Multímetro digital para verificación de circuitos 8 1 Kit de cables flexibles 1x14 AWG ó 2.5 mm2 9 1 Transformador de potencia de 500 VA, 220/110 V 60 Hz..
1.4
PROCEDIMIENTO a) Ensayo de circuito abierto Armar el montaje de conexiones del transformador como se indica en la figura 3.
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Figura 3. Montaje del ensayo de circuito de abierto.
Energizar el circuito hasta tensión nominal de 110 V y registrar juego la lectura de los instrumentos:
Voltímetro1 #
div
Cv
V
Amperímetro div
Ci
A
Vatímetro div
Cw
Voltímetro2 W
div
Cv
V
f Hz
1 2 3 b) Ensayo de corto circuito del transformado. Armar el montaje de conexiones del transformador como se indica en la figura 3..
Figura 4. Montaje del ensayo de corto circuito. Energizar el circuito hasta que circule corriente nominal por el lado AT tener mucho cuidado que la tensión deber bastante reducido y registrar juego la lectura de los instrumentos
Voltímetro1 #
div
Cv
V
Amperímetro div
Ci
A
Vatímetro div
Cw
Voltímetro2 W
div
Cv
V
f Hz
1 2 3
3
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1.5
1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5
1.6
1.6.1 1.6.2 1.7
CUESTIONARIO PARA LA DISCUSIÓN DE RESULTADOS Qué es la relación de transformación y cómo puede determinarse experimentalmente?. Qué tipo de pérdidas se encuentran en la Prueba de cortocircuito? Cuál es la ventaja de realizar la prueba de circuito abierto en el lado de bajo voltaje?. Por qué se prefiere ejecutar la prueba de cortocircuito en el lado de alto voltaje?. Dibuje el circuito equivalente del transformador ensayado en laboratorio con sus respectivos valores (R cc, Xcc, Xm y R m)..
INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA Pesquisar que niveles de tensión existe en nuestra red de sistema de potencia y cómo es posible llegara hasta esas tensiones. Que es un transformador de aislamiento y donde se aplica.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Plantea en forma personal clara y concisa de un mínimo de cinco (5) conclusiones de la experimentación. Plantea en forma personal y clara de un mínimo de tres (3) observaciones para mejorar la experiencia de las práctica de estas pruebas. 1.7.1
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Al final de todo documento o informe técnico se hace referencias a la bibliografía de consulta empleada y la normalización respectiva. Dar las referencias bibliográficas de su informe de la práctica como en el ejemplo siguiente. [1] Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, “Fundamentos de circuitos eléctricos", McGraw Hill, 3ra. edición, 2006. [2] Cesar Castillo C. "Guía de laboratorios de Redes 2", Edición propia, 2013. ANEXO .
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