UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍNFACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICACURSO: LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS I

INFORME DE LABORATORIO Nº 4

DETERMINAR EL CIRCUITOEQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE LOS ENSAYOS DE VACIO Y CORTOCIRCUITO

1. OBJETIVO: Determinar mediante los ensayos correspondientes, los parámetros del circuito eléctrico equivalente de un transformador monofásico.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO

Se conecta el transformador con el secundario en cortocircuito y se aplica en el primario una tensión progresiva, partiendo de 0 V, hasta que el amperímetro indique la intensidad nominal ( Icc =In ). A la tensión necesaria para ello, se la denomina tensión de cortocircuito Ucc y a la potencia medida en el vatímetro Pcc .Se debe armar el circuito eléctrico siguiente:

Se deben utilizar instrumentos clase 0,5; la tensión debe ser sinusoidal de frecuencia igual a la nominal y se aplica el circuito mostrado en el esquema. Los instrumentos deben leerse simultáneamente y con ellos, con las correcciones de los errores sistemáticos correspondientes, se mide:

Icc =In ; Ucc ; PccEsta potencia, demandada por el transformador en cortocircuito, corresponde a las pérdidas en el cobre de la máquina (pérdidas en el cobre nominales; a plena carga) debido a que Icc = In y Ucc es muy pequeña con respecto a Un (lo que implica pérdidas en el hierro despreciables). Se calculan la resistencia equivalente reducida al primario; la impedancia; y la reactancia:

Del amperímetro Icc = In

Donde: In [A]: corriente nominalDel voltímetro, Ucc

Donde: Ucc [V]: tensión de cortocircuito (tensión reducida aplicada al primario)Del vatímetro, Pcc

Donde: Pcc[W]: potencia de cortocircuito y P cc =U cc .I cc .cosϕ cc

Donde: cosϕcc = factor de potencia de cortocircuito

Se calculan: la resistencia equivalente reducida al primario; la impedancia y la reactancia del ensayo:

Para la determinación de la reactancia total de los devanados, determinamos la Zcc como el módulo del cociente entre tensión y corriente

de manera que

El circuito equivalente reducido y simplificado es el representado en el esquema en el cual:

Rcc = R1 + R21 ; Xcc = X1 + X21

En la mayor parte de los transformadores, por construcción, resulta:

Donde k = relación de transformación.

ENSAYO EN VACIO

3. ELEMENTOS A UTILIZAR:

1 Transformador monofásico 1KVA 220/110 V 1 multímetro digital 1 Amperímetro 0-5 A 1 Voltímetro de 0-300 V 1 vatímetro monofásico Conductores eléctricos varios 1 Variac monofásico.

4. ACTIVIDADES:

a) Armar el siguiente circuito:

Ensayo de vacio

b) Registrar los valores de los instrumentos, cuando la tensión en v2 es la nominal (110V).

I0(A) V0(V) W0(W) Rm(Ω) Xm(Ω) Zm(Ω)

0.218 225 23 2201.08696 1168.5416 1032.11009

Donde: Rm=Rfe; Xm=Xu

c) Armar el siguiente circuito.

Ensayo de cortocircuito

d) Regular el autotransformador variable desde cero voltios hasta conseguir que en ambos arrollamientos circule la corriente nominal del transformador (mas o menos 5% V nominal).

e) Registrar los valores de los instrumentos para esta corriente nominal.

ICC(A) VCC(V) WCC(W) RCC(Ω) XCC(Ω) ZCC(Ω)

2.20 6 12.6 2.6032 0.81291 2.7272

5. CUESTIONARIO:

5.1 ¿Qué es relación de transformación y como puede determinarse experimentalmente?

La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .

La razón de la transformación (m) del voltaje entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario ó tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario ó tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario ó corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario ó corriente de salida.Se puede determinar experimentalmente dividiendo el voltaje de entrada entre el de salida.

5.2 Haga la definición correcta de: la corriente de excitación, la corriente por perdida en el núcleo y la corriente magnetización, dibuje el diagrama fasorial de corrientes.

Corriente de excitación: La corriente total en vacío, en el núcleo, se llama la corriente de excitación del transformador. Es, simplemente, la suma de la corriente de magnetización y la corriente por pérdidas en el núcleo:

iex = im + ih+e

Corriente por pérdida en el núcleo: Son Corrientes de Foucault; corrientes producidas en cualquier material conductor, cuando se encuentra sometido a una variación de flujo magnético. Como los materiales magnéticos son buenos conductores eléctricos, en los núcleos magnéticos de los transformadores se genera una fuerza inducida que origina una corriente de circulación.

Corriente magnetización: es la corriente necesaria para producir el flujo en el núcleo del transformador.

5.3 ¿Cuál es la ventaja de realizar la prueba de circuito abierto en el lado de bajo voltaje?La ventaja es la disponibilidad de fuentes de bajo voltaje para alcanzar la tensión nominal requerida para este ensayo.

5.4 ¿Por qué se prefiere ejecutar la prueba de cortocircuito en el lado de alto voltaje?

Se prefiere realizar la prueba en el lado de alto voltaje debido a que la corriente nominal en este lado es de menor valor que la corriente en el lado de baja voltaje; también la regulación de voltaje en el lado de alto voltaje es mas fácil de realizar debido a la amplia escala que posee.

5.5 Dibuje el circuito equivalente del transformador ensayado en laboratorio con sus respectivos valores.

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

Se determino los parámetros del circuito eléctrico equivalente de un transformador monofásico.

El ensayo de vacio nos permite determinar las perdidas en el hierro del transformador.

El ensayo de cortocircuito nos permite determinar las perdidas en el cobre del transformador.

El ensayo de vacío de preferencia se debe de realizar en el lado de baja tensión. El ensayo de cortocircuito por seguridad se debe de realizar en el lado de alta

tensión porque la corriente es baja. Se debe tener cuidado al realizar el ensayo de cortocircuito ya que la tensión de

cortocircuito resulta ser aproximadamente 5% de la tensión nominal, un valor mayor daña al transformador.

7. BIBLIOGRAFIA:

Máquinas Eléctricas Autor: Jesús Fraile Mora

http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdf http://www.nichese.com/imped-trans1.html

“UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA”

“FACULTAD DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS”

ESCUELA: INGENIERÍA ELÉCTRICA

ASIGNATURA: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS 1

TEMA: LABORATORIO 4

DOCENTE: ING. LUIS CHIRINOS

ALUMNO: HUAMANÍ CANO, ROMMEL GUSTAVO

CUI: 20064342

AREQUIPA – PERU2010