Pràctica 5 - 2015

PRCTICA 5: SISTEMES TRIFSICS. TRANSFORMADOR

Objectius

En aquesta prctica treballarem a les taules de potncia del laboratori, per la qual cosa elprimer objectiu ser conixer el funcionament de tots els sistemes dalimentaci queincorporen aquestes taules.Un altre dels objectius s utilitzar dos nous aparells de mesura: les pinces amperimtriques iloscilloscopi de canals diferencials i allats.Finalment, assenyalem com a tercer objectiu el coneixement i utilitzaci del transformador, jasigui en aplicacions monofsiques o en trifsiques, i dels restats.En la primera de les tres parts en qu es divideix aquesta prctica, mesurarem les tensionsdun sistema dalimentaci trifsic. Amb un voltmetre mesurarem els valors eficaos de lestensions simples i compostes, mentre que amb loscilloscopi de canals diferencials i allatsvisualitzarem i mesurarem els valors de pic i els desfasaments daquestes tensions.En el segon muntatge estudiarem el funcionament dun transformador monofsic amb unrestat com a crrega del secundari. Mesurarem tensions, corrents i potncies, en el primari ien el secundari.En el tercer muntatge estudiarem algunes de les configuracions ms habituals en la connexidun transformador trifsic. Mesurarem la relaci de transformaci i el desfasament entre lestensions del primari i les del secundari.

Material

Treballarem a les taules de potncia del laboratori. Utilitzarem el sistema dalimentacitrifsica regulable.- 1 transformador trifsic 230 V / 132 V de 1.400 VA- 1 restat de 100 i 1 kW- Diversos cables amb bananes de 4 mm i 4 sondes doscilloscopi

Aparells utilitzats:

- Tsters per mesurar tensions en valor efica- Pinces amperimtriques per mesurar corrents en valor efica- Oscilloscopi de canals diferencials i allats per visualitzar i mesurar les formes donasinusodals- Wattmetre per mesurar potncies elctriques

SISTEMES ELCTRICS Primer Curs - 3er. trimestre (1C) 2014-2015

Sistemes trifsics. Transformador P5.1

(Llegiu atentament aquest gui i escriviu un text que es pogus incloure en l'apartat d'Objectius a l'inici d'aquesta prctica)

Introducci

Taula de potncia del laboratori

Tal com podem observar a la figura, desquerra a dreta tenim:

1) El mdul de comandament general de la taula, amb:- un interruptor magnetotrmic amb polsadors de Start i Stop- un rel diferencial- un polsador daturada demergncia per tallar lalimentaci elctrica de tota la taula

2) El mdul principal dalimentaci.a) Permet obtenir un sistema trifsic regulable des de 0 V fins a 400 V de tensicomposta. La sortida trifsica la tenim disponible mitjanant una base dendoll trifsic(tapadora vermella) i en les bases de banana de 4 mm de la part inferior (L1, L2, L3, Ni PA). A ms a ms, en una base Schuko tenim una tensi monofsica corresponent a latensi simple regulada.b) Aquest mdul incorpora tamb un rectificador trifsic, el qual permet obtenir, apartir de la tensi trifsica regulada, una tensi contnua entre 0 V i 540 V.c) Un conjunt de 6 pantalles numriques ens mostren les tensions i corrents delssistemes dalimentaci anteriors:

- una pantalla ens mostra les diverses tensions simples i compostes del sistematrifsic regulable, commutant el selector a la posici corresponent- tres pantalles ens mostren els tres corrents de lnia del sistema trifsic- dues pantalles ms, ens mostren respectivament, la tensi i el corrent de la fontde corrent continu

d) Un interruptor permet activar / desactivar les sortides.

3) Al costat del mdul principal dalimentaci tenim una altra font dalimentaci de potnciade corrent continu. De 0 a 300 V.

4) A la part dreta de la taula tenim un oscilloscopi de canals diferencials i allats.

En aquesta prctica treballarem amb el sistema trifsic regulat a 230 V de tensi composta, iutilitzarem els connectors de bananes de 4 mm. (L1, L2, L3 i N).



Oscilloscopi de canals diferencials i allats

Els oscilloscopis daquestes taules presenten una important diferncia respecte elsoscilloscopis convencionals utilitzats en les prctiques anteriors.

Com sabeu, els oscilloscopis sn aparells per a la mesura de tensions.Per aix, en els oscilloscopisconvencionals utilitzem una sondade cable coaxial, que per un costatconnectem a lentrada del canalcorresponent de loscilloscopi, iper laltra acaba en dos terminals,el positiu i la massa, perconnectar-los als dos punts ontenim la tensi que volemvisualitzar i mesurar. En aquestsoscilloscopis, les masses dels doscanals estan comunicades perlinterior de laparell, i per aix stant important que quan fem servirels dos canals, les masses de lesdues sondes estiguin connectadesa un mateix punt del circuit.

Loscilloscopi de canals diferencials i allats, presenta dos connectors per a sondes coaxialsper canal, marcats amb els signes + i -. La tensi que visualitzarem i mesurarem enaquest canal s la diferncia de potencial entre els senyals de les dues sondes. Aix, doncs, enles mesures realitzades amb aquest oscilloscopi noms connectarem els terminals positius deles sondes, mentre que les masses de les sondes no sutilitzaran.

A ms a ms, els dos canals estan allats entre ells; s a dir, els terminals negatius de cadacanal no estan interconnectats com en els oscilloscopis convencionals. Aix fa que puguemconnectar-los a punts diferents del circuit sense que aix comporti un curtcircuit.

En el canal 1 visualitzemla tensi v10(t) i en el canal2 visualitzem la tensiv12(t), sense que esprodueixi cap curtcircuitentre els nusos 0 i 2.(Fixeu-vos que elsterminals de massa de lessondes no es connectenenlloc).



Transformador trifsic

El nucli del transformador trifsic presenta la tpica estructura de tres columnes. Aquest s untransformador amb doble secundari, de manera que a cada una de les tres columnes shiallotgen el debanat primari i dos debanats secundaris independents. En aquesta prctica nofarem s del segon joc de debanats secundaris.

En la part segona de la prctica es proposa la connexi dun transformador monofsic 230 V /132 V. Per tant, podrem utilitzar qualsevol de les tres columnes del transformador trifsiccom un transformador monofsic.

En la tercera part de la prctica utilitzarem el transformador com a transformador trifsic icomprovarem algunes de les seves possibles formes de connexi.

Restats

Els restats sn resistncies variables de gran potncia.Estan formats per un enrotllament, sobre una pea circular cermica, dun fil conductor quepresenta una determinada resistncia elctrica, amb un cursor mbil que pot girar dunextrem a laltre fregant en algun punt del fil conductor. A lexterior de la caixa sobserven 3borns. Els borns A i B estan connectats als extrems de la resistncia, mentre que el borncentral C est connectat al cursor mbil. El cursor giratori es fa girar mitjanant uncomandament calibrat en percentatge.



La resistncia entre A i B ser sempre la total. La resistncia entre A i C variar des de 0,quan el cursor estigui a la posici 0 %, fins al valor de la resistncia total, quan el cursorestigui a la posici 100 %. La resistncia entre C i B variar de forma complementria a laresistncia entre A i C, ja que es pot considerar que el cursor divideix la resistncia total endues parts:

RAB RAC RCBAix, doncs, quan calgui una resistncia variable es podr utilitzar el born central i un delsextrems del restat.Dels restats ninteressa conixer dues magnituds: resistncia (valor hmic) i potncia.El valor nominal de la resistncia correspon a la total (entre A i B).La potncia nominal del restat s la mxima que pot dissipar. Atenci, per, que aquestapotncia s la mxima que pot dissipar la totalitat de la resistncia, no una part.Per aix, s ms til treballar amb el concepte dintensitat mxima que pot circular pelrestat. Es pot calcular la intensitat mxima que pot circular per un restat sabent la sevaresistncia i la potncia mxima que pot dissipar:

P I2 R Ima`x Pma`xREn definitiva, si es vol evitar la destrucci del restat per sobreescalfament, nicament calvigilar de no sobrepassar el valor Imx en qualsevol cas.Exemples de restats que es poden trobar al laboratori:

0,5 A0,55 A1.000 W3.300 3 A3,16 A1.000 W100 5 A5,5 A1.000 W33

FusibleImxPmxR

Pinces amperimtriques

Amb el nom de pinces amperimtriques designem un molt prctic aparell porttil (de tipustster) que permet mesurar el corrent que circula a travs dun cable, duna forma indirecta apartir del camp magntic que aquest corrent genera.El cable, el corrent del qual volem mesurar, sha de fer passar per linterior de lanella queformen les pinces. Un gallet permet obrir les pinces i capturar aix fcilment el cable.Aquest tipus dampermetre t lavantatge de no haver dobrir el circuit per intercalar en srielaparell de mesura, com succeeix amb els ampermetres clssics. Tampoc calen connexionselctriques. El circuit pot estar funcionant i noms cal capturar un cable a linterior delanella per conixer el seu corrent.



Muntatge 1: MESURA DE TENSIONS SIMPLES I COMPOSTES

Qestions prvies

Feu els clculs necessaris per omplir els valors terics de la taula de resultats.

Realitzaci

Ajusteu el sistema trifsic del mdul dalimentaci de la taula a 230 V de tensi composta.

Aprofitant les prpies pantalles del mdul dalimentaci, mesureu i anoteu els valors eficaosde les tensions simples i compostes del sistema trifsic.

Mitjanant loscilloscopi de canals allats, visualitzeu, mesureu i dibuixeu el conjunt de lestres tensions simples. Com que noms podeu mesurar dues tensions alhora, mesureu primer,per exemple, la primera (V1N) i la segona (V2N), i desprs la primera (V1N) i la tercera (V3N).Assegurant-vos que la tensi V1N ocupi sempre la mateixa posici en la pantalla, podreudibuixar el conjunt de les tres tensions amb els desfasaments correctes. Indiqueu clarament enel dibuix el nom de cada ona. Mesureu el seu valor pic a pic i comproveu que el desfasamententre elles s de 120.Per visualitzar, mesurar i dibuixar el conjunt de les tres tensions compostes, podem manteniren el canal 1 la tensi simple V1N i connectar el canal 2 successivament a les tres tensionscompostes V12, V23 i V31. Daquesta manera, amb la tensi V1N de referncia ocupant semprela mateixa posici en la pantalla, podreu dibuixar tamb el conjunt de les tres tensionscompostes amb els desfasaments correctes. Indiqueu clarament en el dibuix el nom de cadaona. Mesureu el seu valor pic a pic i comproveu que el desfasament entre elles s de 120.Observeu tamb el desfasament existent entre tot el grup de tensions simples i tot el grup detensions compostes.



Resultats

230 VV31

230 VV23

230 VV12Tensions

compostes

V3N

V2N

V1NTensionssimples

MesuratTericMesuratTeric

VppVrms

Representaci grfica de les tres tensions simples:

Representaci grfica de les tres tensions compostes:



Muntatge 2: TRANSFORMADOR MONOFSIC

Utilitzarem el transformador trifsic com un transformador monofsic, utilitzant nicamentuna de les columnes.

Qestions prvies

Feu els clculs necessaris per omplir els valors terics de la taula de resultats (considereu untransformador ideal).

Realitzaci

Mesureu les tensions del primari (V1) i del secundari (V2). La tensi del primari (V1), comque prov de lalimentaci de la taula, la podem llegir directament en el voltmetre integraten el mdul dalimentaci de la taula. Per mesurar la tensi V2 utilitzarem un multmetre otster, situant el selector en V de tensi alterna.

Calculeu la relaci de transformaci: .m V1V2



Mesureu els corrents del primari (I1) i del secundari (I2) amb les pinces amperimtriques.Situeu el selector en A de corrent altern. En aquest cas, com que el corrent I1 s un corrent delnia que prov de lalimentaci de la taula, tamb podem llegir directament el seu valor enlampermetre integrat en el mdul dalimentaci de la taula.

Mesureu les potncies en el primari (P1) i en el secundari (P2). Quin s el valor de les prduesen el transformador?



Resultats

Experimental

Teric

pm

PrduesRelaci detransformaci

Experimental

Teric

P2I2V2P1I1V1

SecundariPrimari



Muntatge 3: TRANSFORMADOR TRIFSIC

Volem connectar el transformador trifsic en la configuraci Yd5.

Qestions prvies

Dibuixeu lesquema de la configuraci.Dibuixeu sobre la figura de la placa de borns del transformador els cablejats que caldrrealitzar per implementar la configuraci sollicitada.

Feu els clculs necessaris per omplir els valors terics de la taula de resultats. La tensi delnia s la tensi composta i la tensi de fase s la tensi dun debanat.

Realitzaci

Munteu el transformador trifsic realitzant les connexions per obtenir la configuraci Yd5desitjada.La tensi dalimentaci del primari ser de 230 V de tensi composta.Deixarem el secundari sense crrega.

Mesureu les tensions de lnia i de fase de primari i de secundari.Calculeu la relaci de transformaci.Mesureu el desfasament entre primari i secundari. Per aix introduu a loscilloscopi lestensions V12 del primari i V12 del secundari.Justifiqueu que les mesures anteriors corresponen al grup de connexi desitjat.

Resultats

Experimental

230 VTeric

VfVLVfVL

desfasamententre primarii secundari

relaci detransformaci

SecundariPrimari



Documents

Pràctica 5 - 2015