Aboratorio: transformador monofásico

8/13/2019 Aboratorio: transformador monofsico

1/14

MQUINAS ELCTRICAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAEl transformador monofsico Facultad de Ingeniera Mecnica

Pgina 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEINGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

INFORME DEL LABORATORIO N1EXPERIENCIA: EL TRANSFORMADOR MONOFASICO

INTEGRANTES:

Chvez Miranda, Jorge EduardoLopez, Giancarlo

Chambergo, Daniel

Matta Azaa, Melvis

PROFESOR:Ing. Huamn Ladera

2011


2/14


Pgina 2

I.- INTRODUCCIN

El siguiente informe, presenta el estudio de los mtodos que existen para determinar los

parmetros de un Transformador Monofsico de dos enrollados, estos mtodos son:

- Prueba de Vaco- Prueba de Cortocircuito.

En donde al realizar cada prueba se realizaron las mediciones de corriente

II.- OBJETIVOS

Determinar los valores y caractersticas de los parmetros del TransformadorMonofsico

Aprender a realizar las mediciones en el transformador a travs de los mtodos dePrueba de Vaco, Prueba de Cortocircuito.

III.- MARCO TERICO

Para determinar estos parmetros se puede realizar a travs de dos pruebas, las cuales son:

Prueba de Vaco y Prueba de Cortocircuito.

a.- Prueba de Vaco:

Consiste en aplicar una tensin nominal V1 en cualquiera de los enrollados del

transformador, con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal,

registrndose las lecturas de la potencia de entrada en vaco P0 y la corriente en vaco I1. Es

obvio que los nicos parmetros que tienen que ser considerados en la prueba de vaci son Rm

y jXm, la impedancia de dispersin, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba. Usualmente, la

tensin nominal se aplica al enrollado de baja tensin. La figura 1, muestra el circuito de prueba

utilizado.

Figur a 1: Cir cuito Equivalente para la condicin en Vaco


3/14


Pgina 3

Nuestros parametros nos quedan:

0

2

1

P

VRm

; Ec.1

m

m

I

VX

1

; Ec.2

Es vlido mensionar que Im se calcula con la ecuacin 3

m

m

R

VII 12

1

; (Ec.3)

b.- Prueba de cortocircuito:

Esta prueba se realiza a voltaje reducido, hasta que circule una corriente

nominal por el circuito. En este caso no se toma la rama de magnetizacin, esto es debido a que

solo se requiere un pequeo voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados

debido a que dicha impedancias son limitadas por la impedancia de dispersin de los

embobinados, por lo tanto la densidad de flujo en el ncleo ser pequea en la prueba de

cortocircuito, las prdidas en el ncleo y la corriente de magnetizacin ser todava ms

pequea. La tensin reducida Vcc, llamada frecuentemente tensin de impedancia, se soluciona

para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione dao en los enrollamientos. Se escoge

usualmente Icc como la corriente de plena carga (nominal). Usualmente esta prueba se hace por

el lado de alto voltaje (para que la corriente sea ms pequea).

Figur a 2: Ci rcu ito equivalente para la condicin de cortocircuito


4/14


Pgina 4

La potencia del cortocircuito es la prdida total en el cobre del transformador. Debido

al efecto pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas hmicas en el cobre.

De la figura 2, obtenemos lo siguiente:

cc

cceq

I

VZ

; (Ec.4)

2

cc

cceq

I

PR

; (Ec.5)

22

cccceq RZX ; (Ec.6)

Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y

resistencia equivalente, respectivamente.

Si V1 = V2, podemos decir que:

221

eqXXX

; (Ec.7)

Deber notarse nuevamente que los parmetros estn en funcion del enrrollamiento en el que se

toman las lecturas de los instrumentos.

Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R2 se deduce que: 1

'

2 RRR eq ; (Ec.8)

IV.- EQUIPOS A UTILIZAR

Un Transformador monofsico de 1 KVA y 220/110V. Un Autotransformador variable de 1.3 KVA, 220V y 0-10A. Un Voltmetro A.C 0150300 V. Un Multimetro. Un Vatmetro monofsico para f.d.p bajo 2.55 A. Un Ohmnimetro. Un Frecuenciometro (220V, 5565 Hz). Dos Ampermetros A.C 615 A. Un Termmetro 0100 C o instrumento equivalente. Un Vatmetro de 120 W (YEW). Una Resistencia variable 010 A, 220V.


5/14


Pgina 5


6/14


Pgina 6

CIRCUITOS A UTILIZAR

A W

VF V

220 V

60Hz

110/220 V

ENSAYO EN VACIO

220 V

60Hz

F

220/110 V

V

A W

A

V.- PROCEDIMIENTO

Ensayo en Vaco

Armar el circuito de la figura 1, ajustando el autotransformador, variar la tensin hasta

que el voltmetro indique el valor nominal (110 v).

Mediante el mismo proceso, reducir la tensin desde 120% de la tensin nominal hasta

cero voltios y registrar las lecturas de corriente, tensin y potencia.

Ensayo en CortocircuitoUtilizando el esquema circuital de la figura 2, a partir de cero voltios aumentar

gradualmente la tensin hasta lograr la corriente nominal en el lado de 220v.

Registrar las lecturas de tensin, corriente y las perdidas en carga dadas por el

vatmetro.

Cambiar la corriente primaria en etapas desde 120% hasta 10% de la corriente nominal

y registrar las lecturas de los instrumentos.


7/14


Pgina 7

VI.- CUESTIONARIO

1) La relacin de los valores tomados en las experiencias efectuadas.

Los valores obtenidos en la prueba de vaco efectuada a un transformador de220/110V;

S=1KVA; R1 (DC)=1.2 y R2 (DC)=0.8

Prueba de vaco:

a V1(V) I 1(A) V2(V) Po(W) f.d.p %

0.5217 132 0.44 253 26 44.76584

0.5226 127 0.41 243 24 46.0918

0.5193 121 0.38 233 22 47.84689

0.5225 116 0.36 222 20 47.89272

0.5240 109 0.33 208 18 50.041701

0.5231 102 0.3 195 16 52.287582

0.5165 94 0.2 182 14 74.468085

0.5212 86 0.27 165 12 51.679587

0.5203 77 0.25 148 10 51.948052

0.5149 69 0.23 134 8 50.409578

0.5135 57 0.21 111 6 50.125313

0.5111 46 0.19 90 4 45.76659

0.4924 29 0.17 58.9 1 20.283976

Prueba de cortocircuito:

I 1cc(A) V1cc(V) I 2(A) Pcc(W) f.d.p %

5.4 19.4 10.3 98 93.547155

4.76 17.9 9.14 78 91.544998

4.25 15.2 8 62 95.975232

3.72 13.4 6.98 47 94.286631

3.18 11.4 5.92 34 93.787929

2.56 9.2 4.76 22 93.410326

2.05 7.3 3.82 14 93.55162

1.43 5.2 2.66 7 94.136633

0.86 3 1.57 2.5 96.899225

0.29 0.9 0.49 0.26 99.616858


8/14


Pgina 8

2) Del ensayo de vaco trazar las curvas de factor de potencia Cos()(%),potencia consumida Po (W) y corriente en vaco Io (A) como funciones de la

tensin de alimentacin.

10

20

30

40

50

60

70

80

20 40 60 80 100 120 140

f.d.p

(%)

V1(V)

V1 vs f.d.p

0

5

10

15

20

25

30

20 40 60 80 100 120 140

Po(W

)

V1(V)

V1 vs Po


9/14


Pgina 9

3) Del ensayo de corto circuito graficar a partir de las lecturas la potenciaconsumida Pcc (W), la tensin de impedancia Vcc (V) y el factor de

potencia de corto circuito Cos() (%) como funciones de la corriente decorto circuito Icc (A).

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

20 40 60 80 100 120 140

I1(A)

V1(V)

V1 vs I1

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 20 40 60 80 100 120 140

a

V1(V)

V1 vs a


10/14


Pgina 10

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6

Pcc(W)

Icc(A)

Icc vs Pcc

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6

Vcc(V)

Icc(A)

Icc vs Vcc


11/14


Pgina 11

4) Utilizando los datos de las dos primeras pruebas hallar el circuito

equivalente exacto del transformador para condiciones nominales.

De la prueba de vaco:

2

0

2V

Pg

fe

Del primer cuadro mostrado interpolamos para Vo=110 V y tenemos:

VV

AI

WPfe

210

334.0

296.18

2

0

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

0 1 2 3 4 5 6

f.d.p

(%)

Icc(A)

Icc vs f.d.p


12/14


Pgina 12

3

22 10*512.1

110

296.18 g

Tambin:

2

2

2

0

0

2 )()( g

V

Ib

Io = 0.334 A, Vo = 110 V; g2=1.512*10-3

Reemplazando se obtiene:

3

2 10*633.2 b

De la prueba de corto circuito:

21 Icc

Pcu

Req

21 Icc

PcuR

eq

Interpolando para Icc=4.545 A se obtiene los siguientes valores:

Vcc=16.762 V, Pcu =71.255W

21 545.4

255.71

eqR -> Req1=3.449

Vcc = 16.762 V, Icc = 4.545 A

Xeq1= 1.305

Sabemos que:

Req1= R1+a2R2 Xeq1= Xd1+a

2Xd2

Los resultados son los siguientes:

163.02

6525.02

431.02

724.12

2

1

2

1

1

2

1

2

1

1

a

XXd

XXd

a

RR

RR

eq

eq

eq

eq

2

1

2

1 )()(

eqeq R

Icc

VccX


13/14


14/14


Pgina 14

VII.- OBSERVACIONES

En la prueba de vaco se observ que se alimentaba por el lado de baja tensin altransformador; esto se hace generalmente en los transformadores de alto voltaje yaque sera muy difcil alimentarlo para pruebas por el lado de alta tensin con

voltajes de 2.3 KV., 10 KV, etc. Entonces se concluye que es recomendable hacer la

prueba de vaco por el lado de baja tensin para as tambin brindar mayor

seguridad.

En la prueba de corto circuito se observ que se alimentaba por el lado de altatensin al transformador; esto se hace generalmente para poder as necesitar pocacorriente nominal para la prueba ya que por el lado de baja tensin se necesitara

ms corriente nominal (a veces ms). Entonces se concluye que la prueba de corto

circuito es recomendable hacerlo por el lado de alta tensin para as tener una fuente

de menor amperaje.

VIII.- CONCLUSIONES

Se concluye tambin de que las prdidas producidas por el cobre no es la de laprueba de corto circuito sino, una potencia mayor ya que el bobinado despus de un

tiempo se calienta y esto eleva su resistencia y por ende se elevar la potencia que

disipa en forma de calor.

Con los valores calculados en la presente experiencia se puede aseverar que lasprdidas en el hierro son por lo general menores a las perdidas en el cobre.

Tambin se concluye de que las perdidas en el cobre depende mucho de la corrienteque consume la carga, en cambio la potencia perdida en el hierro no depende de esta

y por el contrario siempre consumir potencia as no haya carga en la salida del

transformador.

Este transformador posee una eficiencia relativamente baja; de acuerdo a los valoresaceptables y recomendados los transformadores deben de tener una eficiencia mayor

al 95%, lo cual no se ve reflejado en los clculos realizados, ya que arrojan una

eficiencia del 84.712%

Aboratorio: transformador monofásico

Documents

Transcript of Aboratorio: transformador monofásico