UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
INFORME DE LABORATORIO N°3
Sección: B Autores: Benavides Rojas Diego Aníbal Campos Valenzuela Julio Antonio Carhuatanta Chilcon Wolfran Castillo Farfán Manuel Humberto Castro Velásquez Marco Justiniano Morán Alvaro
FECHA DE REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO
:
22-04-16
FECHA DE ENTREGA DEL INFORME
:
29-04-16
UNI - FIM
INDICE
INTRODUCCIÓN............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ .............2 OBJETIVOS........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ...................... .........3 FUNDAMENTO TEÓRICO .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..............4 MATERIALES UTILIZADOS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ...................... .........8 PROCEDIMIENTO ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ......................... ...........9 CÁLCULOS Y RESULTADOS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ............................ .................. ....12 CONCLUSIONES............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. .......................... ...........29 RECOMENDACIONES ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ .................. 30 BIBLIOGRAFIA ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..............30
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UNI - FIM
INDICE
INTRODUCCIÓN............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ .............2 OBJETIVOS........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. ............................ ...................... .........3 FUNDAMENTO TEÓRICO .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..............4 MATERIALES UTILIZADOS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ........................... ...................... .........8 PROCEDIMIENTO ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ......................... ...........9 CÁLCULOS Y RESULTADOS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ............................. ............................ .................. ....12 CONCLUSIONES............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................. .......................... ...........29 RECOMENDACIONES ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ .................. 30 BIBLIOGRAFIA ........................... .......................................... ............................. ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..............30
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UNI - FIM INTRODUCCIÓN
El siguiente informe muestra los datos obtenidos en el laboratorio al efectuar el ensayo en el transformador trifásico tipo seco. Asimismo, se muestran las conclusiones a las que se ha podido llegar a partir de dichos datos. Para realizar esta experiencia se hizo uso del transformador de 5KVA 220/380 V, 60Hz del laboratorio de Automatización y electricidad. Se tomaron datos de voltaje, corriente y potencia en las pruebas consideradas de rutina, del transformador. Es decir, se realizó la medida de la relación de transformación, el ensayo de corto circuito y la prueba de vacío. Adicionalmente, se realizó un ensayo con carga, balanceada y desbalanceada observando sus efectos en el funcionamiento del transformador. De esta forma, aquí se analizan los resultados obtenidos.
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UNI - FIM
EL TRANSFROMADOR TRIFASICO TIPO SECO OBJETIVOS
Realizar el ensayo de vacío y de cortocircuito en el transformador trifásico para determinar los parámetros del circuito equivalente del transformador.
Determinar las pérdidas en el hierro y en el cobre, que ocurren en el transformador.
Hallar el rendimiento del transformador.
Familiarización con el transformador trifásico, relacionado a las formas de conexión posibles y diferencias entre ellas.
Identificación de bornes homólogos (igual polaridad relativa).
Pronosticar el comportamiento del transformador trifásico bajo carga, utilizando el circuito equivalente.
Determinación de las características de regulación.
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UNI - FIM FUNDAMENTO TEÓRICO
EL TRANSFORMADOR TRIFASICO
La transformación de tensiones y corrientes en los sistemas trifásicos puede realizarse de dos maneras distintas. La primera de ellas consiste en emplear un transformador monofásico en cada una de las tres fases, de tal manera que se formen circuitos magnéticos independientes. Este sistema es poco económico, ya que emplea mucho volumen de hierro, a la par que es poco práctico incorporar tres unidades idénticas para realizar la transformación total. La segunda manera consiste en emplear un solo núcleo magnético en el que se incorporan todos los devanados necesarios. En este caso, el sistema está formado por tres columnas iguales sobre las que se arrollan las espiras que constituyen los bobinados primario y secundario de cada fase. Los ensayos para transformadores trifásicos son análogos a los vistos en transformadores monofásicos tales como: ensayo de vacío, ensayo de cortocircuito, ensayo de relación de transformación, medición de resistencia eléctrica en los arrollamientos y pruebas con carga. Tenemos dos tipos de transformadores: los de tipo seco y los en baño de aceite.
EL TRANSFORMADOR TRIFASICO TIPO SECO Al inicio de la década de los 1980 se inició un nuevo sistema de construcción de transformadores secos encapsulados en resina epoxi. Este tipo de transformador es el más idóneo para instalaciones que requieren seguridad, fundamentalmente en interiores, locales de pública concurrencia, hospitales, centros comerciales, ferrocarriles metropolitanos, fábricas de productos combustibles, minas, etc. No propagan el fuego, son autoextinguibles, no se derrama material inflamable ni contaminante en caso de avería, como ocurre con el aceite y la silicona. No requieren mantenimiento, no tienen niveles que controlar ni foso colector de aceite y no requieren equipos contra incendios. Todo ello hace que sea el transformador más seguro y fiable del mercado en la actualidad. Los arrollamientos de alta tensión están completamente encapsulados en una masa de resina epoxi cargada de silicato de flúor, tratada convenientemente para mejorar la adherencia y la resistencia a la humedad; el conductor es en hilos esmaltados o pletinas recubiertas con papel aislante. Los devanados de baja tensión emplean conductores en forma de pletinas de cobre aisladas con papel; a partir de los 400kVA se utiliza la técnica de los bobinados
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UNI - FIM de bandas, que consiste en enrollar, sobre un modelo cilíndrico, una banda de conductor con otra de aislamiento flexible. La aplicación de ésta técnica, junto con la aplicación de aislamientos preimpregnados, permite obtener arrollamientos compactos, resistentes a la humedad, de fácil disipación de calor y buen comportamiento a los esfuerzos dinámicos que se producen en caso de cortocircuitos.
Fig. 1. Transformador Trifásico tipo seco de 160 kVA.
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE UN TRANSFORMADOR SECO:
fig. 2. Vista en corte de un Transformador tipo seco.
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UNI - FIM Observamos la imagen en corte de un transformador seco en resina colada marca Siemens y apreciamos los elementos que lo constituyen así también una breve descripción de sus características. 1) Circuito magnético: de tres columnas con chapas de grano orientado de bajas pérdidas aisladas sobre las dos caras. 2) Bobinado de BT: formado por lámina de aluminio con bandas aislantes preimpregnados para la adhesión de las espiras. 3) Bobinado de AT: realizado sobre la base de bobinas de banda de aluminio con lámina aislante con resina colada al vacío. 4) Terminales de BT: en la parte superior o a pedido en la parte inferior. 5) Bornes de AT: en la parte superior o a pedido en la parte inferior para configuración óptima de la instalación. Tomas de AT: para la adaptación a las diferentes condiciones de la red, tiene normalmente cambio de 5 tomas para ajustar la tensión. Conmutación sin tensión. 6) Distanciadores elásticos: para el aislamiento vibratorio entre el circuito magnético y los bobinados provocan un funcionamiento silencioso. 7) Marco de fijación, chasis y ruedas: pintura de las piezas metálicas en diversas capas. Ruedas direccionables para el desplazamiento longitudinal y transversal del transformador. 8) Aislamiento en resina epoxi: mezcla de resina epoxi cargada de harina de cuarzo hace al transformador libre de mantenimiento, insensible a la humedad, tropicalizado, ecológico, difícilmente inflamable y autoextinguible.
TANSFORMADORES SECOS: VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas frente a los transformadores en baño de aceite:
-
Menor coste de instalación al no necesitar el depósito colector en la obra civil, antes mencionado,
-
Mucho menor riesgo de incendio. Es su principal ventaja frente a los transformadores en baño de aceite. Los materiales empleados en su construcción (resina epoxy, polvo de cuarzo y de alúmina) son autoextinguibles, y no producen gases tóxicos o venenosos.
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UNI - FIM Se descomponen a partir de 300 ºC y los humos que producen son muy tenues y no corrosivos. En caso de fuego externo (en el entorno), cuando la resina alcanza los 350 ºC arde con llama muy débil y al cesar el foco de calor se autoextingue aproximadamente a los 12 segundos.
-
Puede decirse que este menor riesgo de incendio fue la principal razón y objetivo que motivó su desarrollo.
Desventajas frente a los transformadores en aceite:
-
Mayor coste, en la actualidad del orden del doble,
-
Mayor nivel de ruido,
-
Menor resistencia a las sobretensiones,
-
Mayores pérdidas en vacío,
- No son adecuados para instalación en intemperie, ni para ambientes contaminados. -
En la actualidad, disponibles sólo hasta 36 kV y hasta 15 MVA.
Estando el transformador seco en tensión, no deben tocarse sus superficies exteriores de resina que encapsulan los arrollamientos de Media Tensión. En este aspecto, presentan menos seguridad frente a contactos indirectos que los transformadores en aceite dentro de caja metálica conectada
a tierra.
De la comparación entre ambos tipos, se desprende que cada uno presenta ventajas e inconvenientes. No puede decirse pues, que uno sea en todo superior al otro. Así por ejemplo, el proyectista de un Centro de transformación debe establecer previamente unas prioridades, y a partir de ellas efectuar la elección del tipo de transformador.
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UNI - FIM MATERIALES UTILIZADOS
Ilustración 1 Transformador tipo seco
Ilustración 2 Panel de focos
Ilustración 3 Motor de inducción 3 φ
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UNI - FIM
Ilustración 4 Vatímetro digital
PROCEDIMIENTO
1) Resistencia eléctrica en los arrollamientos
Temperatura ambiental en que fue hecha la prueba: 25°C 2) Prueba de Relación de transformación Alimentamos en el lado de baja tensión y medimos el voltaje de salida en alta tensión y la relación de transformación (VAT/VBT) 3) Ensayo de vacío alimentado desde alta a 60Hz
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UNI - FIM
4) Prueba en corto circuito:
5) Ensayo con carga:
-Focos conectados en estrella: C/u 300W a 380V
-Banco de focos conectados en estrella 3 bancos de 5 focos c/u de 100 W a 380V
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UNI - FIM
-Condensadores conectados en estrella:
- Motor Trifásico 380V
-Carga desbalanceada: Motor monofásico + condensadores + focos
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UNI - FIM
CÁLCULOS Y RESULTADOS
PRIMERA PARTE: MEDICIÓN DE RESISTENCIA, PRUEBAS DE VACÍO Y CORTOCIRCUITO 1. ¿A qué se debe la diferencia entre los resultados obtenidos al medir las resistencias de los arrollamientos con el multímetro y con el método empleado? Existen diferentes maneras de medir resistencia:
Utilizando directamente un multímetro, la cual para nuestro caso es poco recomendable por tener poca exactitud para pequeños valores (mΩ).
Utilizando un medidor electrónico, el cual viene implementado internamente con un puente de medición para valores pequeños (mΩ).
Utilizando un divisor de tensión en dc con una resistencia variable, este vendría ser nuestro caso y es el recomendable a falta de un equipo sofisticado como el medidor electrónico.
Además es mejor realizar la medición en caliente ya que las propiedades de los arrollamientos cambian por efectos de calentamiento y esta nos ayuda a conseguir indirectamente el valor de resistencia como si estuviese energizado.
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UNI - FIM
2. De la prueba de relación de transformación, graficar la relación de transformación vs Voltaje de entrada y explicar los resultados.
Relación de transformación del transformador de línea: 380/220= 1,7273 Relación de transformación del transformador de fase: (380/220)/√ 3= 0.9973
Tabla 1 Cálculo de la relación de transformaciòn
Ventrada(BT)
Vsalida(AT)
RS
TR
ST
RS
RT
1
220
220
222
220
2
210
209
212
209 365,5 362,3
3
200
200
203
200
4
190
189
191
189 329,7 327,1
ST
Relación de
Relación de
transformación
transformación
RS
TR
promedio
ST
383,5 380,4 383,4 1,743 1,714 1,743 365
1,733
1,749 1,709 1,746
1,735
347,7 345,7 348,5 1,739 1,703 1,743
1,728
330
1,744 1,713 1,746
1,734
Ventrada VS Relacion de transformación
n ó i 2.0000 c a 1.8000 m r o f o 1.6000 s i n d e 1.4000 a r m1.2000 t e o d r p 1.0000 n o 0.8000 i c 0.6000 a l e R 0.4000
y = 3E-05x + 1.7262
0.2000 0.0000 185
190
195
200
205
210
215
220
225
Ventrada Ilustración 5 Gráfica de relación de transformación
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UNI - FIM En la gráfica se puede observar que la relación de transformación tiene una tendencia lineal con pendiente aproximada a 0, es decir tiende a una constante que es 1.7262. Comparando la relación de transformación de fábrica con la que obtenemos de la gráfica, notamos q tenemos un error de 0,0621%, el cual es aceptable.
3. Tabular las resistencias medidas a los arrollamientos de las bobinas (lados de alta y de baja) y determinar las resistencias promedios (lados de alta y de baja), asimismo, determinar dichas resistencias referidos a la temperatura de 75° ¿Para los cálculos, cuál de las resistencias se utiliza? Los datos obtenidos de la medición directa con el multímetro son los siguientes: Tabla 2 Valores de resistencia de AT y BT
Ensayo de resistencia eléctrica RBT(Ω)/fase
RAT(Ω)/fase
0,7
0,8
Para el cálculo de la resistencia a temperatura garantizada utilizaremos la siguiente fórmula: Ta=22ºC
=
(234.5 + 75) 234.5 +
RBT/fase (75ºC)=0.8446 Ω RAT/fase (75ºC)=0.9653 Ω
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UNI - FIM
4. Realizar el esquema de conexiones para realizar la prueba de Circuito Abierto en un transformador, que condiciones son válidas para realizar la prueba de vacío.
Ilustración 6 Esquema del transformador para la prueba de circuito abierto
En el ensayo de vacío se le aplica una tensión asignada al primario, estando el secundario en circuito abierto. El ensayo de vacío se realiza alimentando el devanado del B.T porque normalmente su tensión de régimen está comprendida en las escalas de los aparatos de medida empleados. Además existe menos peligro para el operador a trabajar con B.T.
5. Realizar el esquema de conexiones para realizar la prueba de Cortocircuito en un transformador, que condiciones son válidas para realizar la prueba de Cortocircuito.
Ilustración 7 Esquema de conexión del transformador para la prueba de cortocircuito
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UNI - FIM En el ensayo de cortocircuito se cortocircuita el devanado secundario y se aplica al primario una tensión que se va elevando gradualmente desde cero hasta que circule la corriente nominal en el devanado primario. Este ensayo se realiza alimentando el transformador por el lado de A.T., de esta forma la corriente a medir en el primario será de un valor razonable. Además, la tensión de alimentación solo será un porcentaje del voltaje nominal (según nuestro ensayo fue entre 2%-4% Vn hasta alcanzar la In), estando comprendida dentro de las escalas de los instrumentos de medida usuales. Debido a que la tensión es pequeña el flujo en el núcleo será pequeño, siendo despreciable las pérdidas en el hierro. La potencia absorbida en cortocircuito coincide con las pérdidas en el cobre.
6. Determinar los parámetros que representan el transformador real, las pérdidas en el mismo y la eficiencia del transformador trifásico. De la prueba de vacío: Datos:
Vn=220V Io=1.3A Po=74W S=460W
Operando:
cosØ =
Comprobando:
74 = 0.1608 → ∅ = 80.7426° 460
= √ 3 ∗ ∗ ∗ = 79.655 ≈ 74 1.3 = = = 0.7506 √ 3 √ 3 = 0.7506 ∗ cosØ = 0.1207 = 0.7506 ∗ ∅ = 0.7408
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UNI - FIM
De donde pueden obtenerce ya, los parametros de RFe y Xu: = = 1822.7009 Ω = = 296.9762 Ω
De la prueba de cortocircuito: Datos obtenidos: In=Icc=15.6 A Vcc=5.048 V Pcc=126W Entonces:
= √ 3 ∗ ∗ ∗ 126 ∅ = = 0.9238 √ 3 ∗ 5.048 ∗ 15.6 Los datos son valore s de linea, los paso a valores de fase para trabajar con ellos: ∆→ Vf =VL=5.048 V
If =IL/√ 3 =9.007 A Zcc=Vccf/Inf=5.048/9.007=0.5605 Ω Rcc=Zcc*cos∅=0.5605*0.9238=0.5178 Ω Xcc=Zcc*sen∅=0.5605*0.3829=0.2146 Con los resulatados obtenemos el circutio equivalente del transformador ensayado.
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UNI - FIM
Donde:
= 1822.7009 Ω = 296.9762 Ω Zcc= 0.5605 Ω Rcc= 0.5178 Ω Xcc=0.2146 Ω
7. Del ensayo de vacío trazar las curvas del factor de potencia cos(θ) (%); Potencia consumida Po (W) y corriente en vacío Io (A) en función de la tensión de alimentación.
Tabla 3 Potencia consumida
RS
VBT (v) TR
1
220
2
I(a) S
T
P (kw)
ST
R
222
220
1.3
1.15
1.22
0.074
209
212
209
0.87
0.81
0.835
0.064
3
200
203
200
0.65
0.62
0.64
0.057
4
189
191
189
0.51
0.5
0.485
0.051
5
180
183
180
0.42
0.405
0.395
0.045
6
169
171
169
0.33
0.33
0.305
0.039
7
159.7
161.8
159.6
0.29
0.28
0.25
0.034
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UNI - FIM De la prueba de vacío utilizaremos la tensión de entrada promedio de las tres fases y la corriente promedio de las tres fases, así obtenemos la siguiente tabla: Tabla 4 Cálculo del factor de potencia y voltajes y corrientes promedio
Valim(v)
Io(A)
Po(W)
cosØ
220.7
1.223
74
0.1609
210.0
0.838
64
0.2105
201.0
0.637
57
0.2664
189.7
0.498
51
0.3312
181.0
0.407
45
0.3782
169.7
0.322
39
0.4483
160.4
0.273
34
0.5075
Factor de Potencia vs Tensión de Alimentación:
cosØ vs Valim 0.6 0.5 0.4 Ø s 0.3 o c
0.2 0.1 0 160.0
170.0
180.0
190.0 200.0 Valim (v)
210.0
220.0
230.0
Ilustración 8 Grafica de la variación del factor de potencia en f unción del voltaje de alimentación
Se puede observar del grafico que a medida que la tensión de alimentación aumenta el factor de potencia disminuye, esto significa que a medida que la tensión alcanza su valor nominal la energía activa tiene a ser mucho mayor que la energía reactiva, por lo tanto aumenta la eficiencia.
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UNI - FIM
Potencia Consumida vs Tensión de Alimentación:
Potencia consumida vs Valim 80 70 60 ) 50 W ( 40 o P30 20 10 0 160.0
170.0
180.0
190.0 200.0 Valimen (v)
210.0
220.0
230.0
Ilustración 9 Gráfica de la potencia consumida en función del voltaje de alimentación
Se puede observar del grafico que a medida que la tensión de alimentación aumenta la energía activa aumentan.
Corriente de Vacío vs Tensión de Alimentación:
Corriente de vacio vs Valim 1.400 1.200 1.000 ) 0.800 A ( o0.600 I
0.400 0.200 0.000 160.0
170.0
180.0
190.0 200.0 Valimen (v)
210.0
220.0
230.0
Ilustración 10 Gráfica de la corriente de vacío en función del voltaje de alimentación
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UNI - FIM Se puede observar del grafico que a medida que la tensión de alimentación aumenta la corriente de vacío también aumenta:
Comparación de potencias 300 250 200
a i c n e 150 t o P
Potencia Activa Potencia Reactiva
100
Potencia Aparente
50 0 150
170 190 210 Voltaje alimentación (V)
230
Ilustración 11 Comparación de potencias
8. Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia consumida Pcc (W), la tensión de la impedancia Vcc (V) como funciones de la corriente de cortocircuito Icc (A). Tabla 5 Potencia de corto circuito
Vcc(BT)
Icc
Pcc
Nº
RS
RT
ST
R
S
T
W
1
3.22
3.5
3.22
10.72
9.8
10.9
75
2
3.44
3.54
3.396
11.05
10.56
11.12
90
3
3.96
4.082
3.92
12.66
12.11
12.8
100
4
4.46
4.465
4.384
14
13.7
14
120
5
5.048
4.992
4.93
15.6
15.35
15.55
126
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UNI - FIM
Utilizando los promedios se obtiene: Tabla 6 Datos promedios de la prueba de corto circuito
Vcc (v)
Icc (A)
Pcc(W)
3.313
10.473
75
3.459
10.910
90
3.987
12.523
100
4.436
13.900
120
4.990
15.500
126
Icc VS Vcc 5.500 5.000 4.500
c c V
4.000 3.500 3.000 10.000
11.000
12.000
13.000 Icc
14.000
15.000
16.000
Ilustración 12 Grafica de la tensión de corto circuito en función de la corriente
La ecuación: y = 0.3322x - 0.1696 muestra el Vcc en función de la Icc.
9. Calcular la regulación de tensión para una carga nominal con Cos θ = 0.91 inductivo. Asimismo calcular la eficiencia del transformador para estas condiciones:
Regulación
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UNI - FIM
Eficiencia
Perdidas en el hierro: 74 W Perdidas en el cobre: 126 W
Tabla 7 Eficiencia a factor de potencia 0.91 In, cosθ=0,91
% regulacion 0.9423
n (%) 96.1966113
SEGUNDA PARTE: ENSAYO CON CARGA:
1. Elaborar una síntesis de los pasos realizados para la implementar la conexión trifásica requerida (Dy5).
DESFASE DE 150º (Dy5).
Es una de las conexiones más utilizadas, que se utiliza también para los transformadores de distribución, ya que ofrece todos los beneficios debido a la neutral secundaria y ninguno de los inconvenientes de la conexión estrella-estrella. Además, el triángulo en la primaria garantiza una correcta magnetización del núcleo y una tensión secundaria a través sinusoidal.
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UNI - FIM
Para nuestro caso el transformador ya se encontraba conectado en Dy5, no fue necesario hacer una variación y la recomendación del profesor es no cambiar los taps ubicado en la parte superior del transformador.
2. Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1, graficar la curva P vs I. Tabla 8 Datos de voltaje y corriente en AT
VAT 381.166667 380.666667 382.5 384.166667 379.933333 378.933333 378.1
IAT 3.10666667 1.30666667 0.86166667 0.455 3.04333333 3.35333333 5.24
379.516667
4.5
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V vs I (f.p.=1) 1.4 1.2 ) 1 e r e p0.8 m A ( 0.6 T A I 0.4
0.2 0 380
380.5
381
381.5
382
382.5
383
383.5
384
384.5
VAT (Voltios) Ilustración 13 Gráfica de corriente de AT en función del voltaje de AT a fdp=1
3. Para las diversas cargas resistivas dispuestas, construir el circuito monofásico equivalente y determinar: La regulación de tensión. La tensión de entrada en los ensayos fue mantenido a 380V: Tabla 9 Tabla de la regulación
REGULACION (%) VBT a r% VAT 221.167 1.73 0.512697023 380.666667 222.233 1.73 0.513376906 382.5 222.300 1.73 0.107331887 384.166667
La fórmula utilizada está dada por:
4. La eficiencia del transformador para estas condiciones:
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UNI - FIM
Tabla 10 Tabla de eficiencia del transformador
EFICIENCIA (%) PUTIL (kW) 0.2 0.862 0.577 0.295 0.473 1.037 1.16 1.17
PF (kW) 0.074 0.074 0.074 0.074 0.074 0.074 0.074 0.074
PCU nominal (kW) cosϕ 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
0.1 1 1 1 0.24 0.47 0.34 0.4
α
n (%)
0.40877193 0.17192982 0.11337719 0.05986842 0.4004386 0.44122807 0.68947368 0.59210526
68.0153339 91.7463236 88.4233558 79.8527229 83.5331701 91.4170365 89.8497041 90.9747852
5. Comparar las perdidas en el cobre Pcu, con las pérdidas de carga Pl (75°C):
Dónde: Tabla 11 Comparación de las perdidas en el cobre y en la carga
PERDIDAS DE CARGA (W) 123.4167169
Pcu (W) 126
6. Grafique la curva índice de carga vs. Rendimiento. ¿Qué puede notar?, Sustente su repuesta y desarrolle la expresión analítica adecuada.
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UNI - FIM Tabla 12 Gráfica del rendimiento en función al índice de carga
Rendimiento vs Indice de carga (fdp=1) 94 92 90 88
) % ( 86 n
84 82 80 78 0
0.05
0.1
0.15
0.2
α
La corriente nominal (In) aumenta, el rendimiento y el índice de carga también aumentan. Según la gráfica la velocidad de crecimiento del Indice de Carga va disminuyendo conforme va aumentando, esto nos muestra que en algún punto de la gráfica el Indice de Carga disminuirá, obteniendo así un rendimiento máximo para un fdp aproximado a 1.
7. Que particularidades tiene la conexión usada. Se usó la conexión Dyn5, que es la más común en transformadores. Entre los beneficios de esta conexión está el acceso fácil a su neutro del lado secundario, cosa q es bastante útil en este transformador en específico, pues entre el neutro y las fases obtendremos 220V. Todas las cargas se conectaron en estrella en el lado de baja del transformador eléctrico, además el vatímetro trifásico usado para la toma de datos se conectó en el lado de baja para poder tener las corrientes, voltajes y potencias generadas debidas a las variaciones en las cargas.
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UNI - FIM
8) Elabore un diagrama fasorial total, tomando en cuenta los desfasajes entre fases originados por el tipo de conexión usada.
Ilustración 14 Diagrama fasorial de la conexión usada
9. Según el ensayo con la carga resistiva. Se elabora un análisis de la conexión Dyn5. ¿Existe otra conexión que resulte mejor? La conexión Yy por ejemplo es un tipo de conexión que más inconvenientes tiene, a pesar de que sea menos costosa; si la carga es desbalanceada se producen flujos alternos en las columnas que van en fase, es decir, pulsan al unísono, lo que da lugar a tensiones homopolares que provocan un desequilibrio de las tensiones de fase tanto del primario como del secundario. Además de ello existen terceros armónicos de tensión. La conexión Dd se utiliza en transformadores de B.T. ya que se necesitan más espiras/fase de menor sección. Se comporta mejor frente a cargas desequilibradas. Otra ventaja es que puede
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UNI - FIM trabajar en el secundario en Delta abierto. En nuestro caso el trafo es de 5kVA que debe alimentar cargas de 380V y 220V, el inconveniente es que no tiene conexión a una línea neutra. La conexión Dy útil para transformadores de distribución y para transformadores de potencia para elevar la tensión por las ventajas que tiene. Para nuestro ensayo es ideal ya que podemos trabajar con 380V, 220V y además que podemos poner una carga desbalanceada.
10. Haga un estudio teórico empleando el circuito equivalente exacto (con la rama de excitación), indicar los porcentajes de variación. ¿Es viable despreciar dicha rama en la práctica? Según la teoría vista en clase, para facilidad de cálculos se usa solo el circuito equivalente aproximado:
Debido a que la corriente de excitación es diminuta compara con la corriente nominal, aproximadamente se presenta un error < 5% En nuestros ensayos observamos que las Pérdidas en el Hierro no se mantienen constante pero si se encuentran en un rango entre 300W y 400W, esto puede ocasionar errores en el análisis del rendimiento a bajo índice de Carga. Para altos índices de carga se puede considerar constante. CONCLUSIONES
1. Del ensayo de vacío se puede notar que de acuerdo a la ilustración 11 a medida que aumenta el voltaje de alimentación el factor de potencia disminuye. Esto se debe a que al aumentar el voltaje la potencia reactiva aumenta mucho más rápido que la activa.
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