aboratorio: transformador monofásico
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MQUINAS ELCTRICAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAEl transformador monofsico Facultad de Ingeniera Mecnica
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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%