Preparation of Papers in Two-Column Format for the Proceedings
of the 2004 Sarnoff Symposium
Informe Final No.2: El Transformador MonofsicoUniversidad
Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera Elctrica y
ElectrnicaLaboratorio de Mquinas Elctricas (EE240-N) - 2015-I
Introduccin
En el transcurrir de nuestra vida profesional de alguna u otra
manera tendremos que trabajar con transformadores elctricos, dada
esta eventualidad, sea cual sea nuestra especialidad, tendremos que
tener slidos conocimientos de cmo funcionan los principios bsicos
de estas mquinas elctricas as tambin de cmo son sus comportamientos
de magnetizacin en sus ncleos ferromagnticos, y que implican estas
grficas, este laboratorio tiene como objetivo acercarnos ms a estas
experiencias que ms tarde sern tiles en nuestra vida
profesional.
Desarrollo del cuestionario
4.1) Relacin de datos experimentales tomadas en el
laboratorio.
Previamente se conoce que la potencia nominal del transformador
es de 1 KW.
OBTENCION DE RESISTENCIAS EN DC
Temperatura = 27.5CR(at) = 1R(bt) = 0.7
ENSAYO EN VACIO
Voltaje nominal = 110 VCorriente Nominal = 9.09 AFrecuencia = 60
HzI = (15 20)% x In
Voltaje (V)Corriente (rms)Potencia (W)f.d.p. Cos
1100.31180.51
100.90.257150.57
90.50.217120.61
800.186100.65
70.70.16480.67
59.60.14260.69
49.80.12440.69
39.80.1072.90.68
30.30.0911.80.65
200.0630.80.59
10.10.0490.20.47
1.6 (0)0.0130.010.37
ENSAYO EN CORTO CIRCUITO
Corriente Nominal =
Voltaje (V)Corriente (rms)Potencia (W)f.d.p. Cos
15.834.566.70.94
12.43.540.70.94
9.62.69524.20.94
6.281.76510.30.94
3.470.983.350.94
0.920.250.220.95
ENSAYO CON CARGA
Sin Carga:V(alta) = 220 VV(baja) = 117.1 V
15.3242183.85108.87.10.77
22.0182192.77111.55.0640.564
36.8219.71.73113.83.0920.352
55.55220.11.2115.12.0720.238
432.842210.3117.30.2710.032
4.2) Del ensayo del vacio, trazar las curvas de factor de
potencia Cos o (%), Potencia consumida Po (W) y corriente en vacio
Io (A), como funciones de la tensin de alimentacin (V) .
4.3) Del ensayo de cortocircuito, graficar la potencia consumida
Pcc (W), la tensin de cortocircuito Vcc y el factor de potencia de
cortocircuito Cos cc (%) como funciones de la corriente de
cortocircuito Icc (A).
4.4) Utilizando los datos de las dos primeras pruebas hallar el
circuito equivalente exacto del transformador para condiciones
nominales.De la prueba de vaco:
Del primer cuadro mostrado interpolamos para Vo= 110V y
tenemos:
Tambin
De la prueba de corto circuito:
Para Icc=4.54 se obtiene Vcc=15.83, Pcu = 66.7 W
Sabemos que:
Los resultados son los siguientes
4.5) Con el circuito equivalente aproximado trazar el diagrama
circular del transformador, es decir V vs I.
4.6) Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1,
graficar la curva V vs I, y compararlo con el grafico encontrado en
4.5. Explicar las diferencias.
I1(A) IL(A) ResistenciaPotencia(KW)PR1(W)PR2(W)
3.857.115.3240.7723.938337520.31523
2.775.06422.0180.56412.391733510.33457069
1.733.09236.80.3524.83353353.852866992
1.22.07255.550.2382.32561.730153152
0.30.271432.840.0320.145350.029596723
PRp(W)E1(V)EL(V)IL*RPVP=EL-I2*RP
772.48284218108.9108.80040.0996
564.6317057219111.55111.4991520.050848
351.8250752219.7113.8113.78560.0144
238.4863712220.1115.1115.09960.0004
31.78820244221117.3117.299640.00036
En general el concepto de circuito equivalente de una mquina
elctrica es la representacin de un I: Corriente total.
Grafica Voltaje perdido vs I carga
4.7) Para las diversas cargas determinar la cada de tensin
interna en % segn la expresin:
I1(A) IL(A) ResistenciaEL(V)I2*RPVP=EL-I2*RPu=(EL-VP)/EL%
3.857.115.324108.9108.80040.099699.90853994
2.775.06422.018111.55111.4991520.05084899.95441685
1.733.09236.8113.8113.78560.014499.98734622
1.22.07255.55115.1115.09960.000499.99965248
0.30.271432.84117.3117.299640.0003699.99969309
4.8) Calcular la regulacin de tensin para una carga nominal con
Cos = 0.8 capacitivo. Asimismo calcular la eficiencia del
transformador para estas condiciones:
La resistencia de 60 K servir como limitador de corriente ya que
el osciloscopio trabaja con pequeas corrientes, adems esta
resistencia se utiliza para cerrar el lazo en paralelo (de e.
Sabemos que la regulacin est dada por:
4.9) Comparar las perdidas en el cobre (, con las perdidas en la
carga dada por la expresin:
Donde:
Dnde:
: Corriente nominal en el primario.: Resisntencia equivalente en
el arrollamiento primario a : Resistencia equivalente obtenida de
la prueba de cortocircuito.
4.10) Dar 5 conclusiones de la experiencia.
La experiencia permiti reconocer que toda potencia que no es
suministrada a la carga a partir de la entrada es considerada una
prdida, y las prdidas involucradas en este laboratorio se dividen
en dos: prdidas en el cobre y prdidas en el ncleo. Es la razn por
la cual la potencia a la salida era siempre inferior a la de la
entrada. Asimismo estas prdidas se pudieron representar por
componentes que pertenecan al modelo equivalente del transformador,
de acuerdo a esto pudimos obtener dichos parmetros.
Adems, de la experiencia se puede concluir que al circular
corrientes apreciables por el transformador ste se calienta y esto
hace que la resistividad de los componentes pertenecientes al
modelo se modifiquen por lo que es necesario considerar evaluar las
resistencias a una temperatura distinta a la del medio ambiente en
general podemos aproximar la temperatura debido al calentamiento a
75C
Tambin se concluye que en la prueba de vaco se obtiene una
corriente de porcentaje pequeo (del orden del 10%) con respecto a
la nominal, lo cual es concordante con la teora pues la corriente a
considerar es la que circula por la rama de magnetizacin, este
hecho refleja que es posible usar el circuito aproximado en la
prueba de cortocircuito permitiendo as despreciar la rama de
magnetizacin y poder evaluar los parmetros que involucran las
prdidas en el cobre.
Igualmente para el ensayo con carga se puede concluir que al
variar la corriente de operacin la eficiencia de potencias se vea
alterada y su valor mximo no se obtena para un valor nominal, sino
que dependa de un factor que estaba ligado a las potencias ledas en
las pruebas de cortocircuito y de vaco, la teora explica que este
valor es la raz cuadrada del cociente de dichas potencias.
La experiencia tambin demostr que al reducir la tensin en la
prueba del vaci las prdidas en el ncleo disminuan al igual que la
prueba de cortocircuito. As como tambin las curvas de f.d.p vs V
incrementaban hasta alcanzar un pico y luego disminuan gradualmente
pero tanto la potencia como la corriente de vaco aumentaban
considerablemente en funcin de la tensin de entrada. Gracias a la
experiencia y los datos obtenidos en el laboratorio se concluy la
posibilidad de la separa.
Anexo
Referencias
[1]Teora y Anlisis de Mquinas Elctricas, Ing. Agustn Gutirrez
Pucar.
