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Ao de la Promocin de la Industria Responsabley del Compromiso Climtico

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

EXPERIENCIA N 03:PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR MONOFASICOPRUEBA DE VACIO Y PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

ALUMNO : MEDRANO BOBADILLA CARLOS AUGUSTO

DOCENTE : ING. ORE HUARCAYA CARLOS WILFREDO

CURSO : LABORATORIO DE MAQUINAS ELCTRICAS I

CICLO : SEXTO CICLO (TERCER AO)

SECCIN : AULA 2

GRUPO : GRUPO B

FECHA REALIZADA : 01 DE OCTUBRE DEL 2014

FECHA PRESENTADA : 09 DE OCTUBRE DEL 2014

ICAPERU

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DESCRIPCIN DE LA EXPERIENCIA

En el siguiente informe se presenta y describe las experiencias que se realizaron enLaboratorio de Mquinas Elctricas I, el cual paso a detallar:

Experiencia No01: (Prueba de Circuito Abierto o Vacio)

En esta prueba se determino las perdidas en el ncleo de hierro del transformador

(Prdidas por Histresis y Prdidas por corriente Foucault).

Del mismo modo regulamos la tensin de la fuente hasta obtener en los bornes del

transformador la tensin nominal (V1n= 220v), luego anotamos las lecturas de las

corrientes de excitacin (Io) y perdidas en el hierro (PFe) para diferentes valores de

tensin.

Para cada uno de los valores de voltaje que medimos, hallamos una corriente de

excitacin (I0). As mismo, con la ayuda del vatmetro calculamos las prdidas que

se sufren en el ncleo del transformador (PFe).

Para ello desarrollamos las siguientes ecuaciones para calcular C y K

Donde:

Pi = Prdidas en el ncleo

Vi = Tensiones en el borne primario del transformador

n = Nmero de experienciasC y K = Incgnitas

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Y posteriormente reemplazar en la formula:

P(v)=cekv

Experiencia No02: (Prueba de Cortocircuito)

En esta prueba se cortocircuita el secundario y regulamos la tensin V1hasta que

alcance su valor asignado de corriente en el secundario, en consecuencia, lapotencia absorbida en cortocircuito coincide con las perdidas en el cobre. Cuando

se hace este ensayo se utiliza como primario el lado de alta tensin cortocircuitando

el lado de baja tensin como se en el siguiente circuito.

Una vez realizado el circuito procedemos a calcular la corriente mxima (Icc) del

transformador:

Donde:

V1n = voltaje del transformador (lado primario)S = Potencia Aparente del Transformador

Una vez calculado la corriente, hallamos la tensin del cortocircuito Ucc1(medida

por V) se regula el voltaje desde un valor bajo de tensin hasta alcanzar la corriente

mxima Icc1, en el Ampermetro, en este caso esta conectado en el primario.

La tensin de cortocircuito se medir con el voltmetro conectado en los bornes del

primario H1y H2. Con el vatmetro tomamos la lectura de las perdidas que sufre en

el devanado del transformador (PCu).

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Experiencia No03: (Prueba de Vacio en Baja Tension)

Solucionamos el mismo circuito de la Experiencia N 01, solo que ahora regulamos

con el vatmetro la Tensin de Vacio de (V1n = 220v) de estos datos comenzamosluego fuimos disminuyendo la tensin de Vacio.

La tensin de cortocircuito se medir con el voltmetro conectado en los bornes del

secundario X1y X2. Con el vatmetro tomamos la lectura de las prdidas que sufre

en el devanado del transformador (PCu).

V1

(Volts)

50 67 75 87 100 110 113 116

IO(mA)

0.127A 0.176A 0.206A 0.301A 0.519A 0.775A 0.915A 1.025A

PFe

(W)

4.6 W 7.8 W 9.7 W 13.3 W 19.2 W 25.3 W 28.6 W 31.1 W

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MARCO TEORICO

ENSAYOS INDUSTRIALES EN TRANSFORMADORESELCTRICOS:

Los dos ensayos industriales ms comunes que se pueden llevar a cabo para conseguir

los parmetros del modelo reducido del transformador son el ensayo en vaco o circuito

abierto y el ensayo en cortocircuito.

Los circuitos equivalentes de cada uno de los ensayos van a ser los siguientes:

ENSAYO EN VACIO O CIRCUITO ABIERTO:

Un transformador funciona en vaco cuando presenta abierto el circuito

secundario de utilizacin, es decir, cuando es nula la intensidad de corriente en

el bobinado secundario.

Tiene como fin de determinar la corriente en vaco (Io), la potencia en vacio (Po)

que representa las prdidas en vaco del transformador las cuales resultan de la

suma de las prdidas por histresis y corrientes parsitas en el ncleo y el factor

de potencia en vacio Esta prueba se puede efectuar alimentando indiferentemente el devanado

primario o secundario del transformador, manteniendo el devanado no utilizado

abierto. Tal eleccin est en funcin de la tensin de alimentacin disponible. En

el ensayo en circuito abierto el devanado del transformador, generalmente el del

lado de mayor tensin (si el transformador es de MT o AT), se deja en circuito

abierto y en el otro devanado se aplica la tensin nominal.

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Mediante este ensayo se consigue el valor de las prdidas en el hierro del

transformador. Las prdidas en vaco son las siguientes:

Puesto que las prdidas en el devanado primario son muy pequeas frente a las

perdidas en el hierro (ncleo) se tiene que la potencia medida en la prueba que

corresponde a las perdidas en vacio son aproximadamente iguales a las perdidas

en el hierro:

Adems con la lectura del vatmetro se puede estimar el factor de potencia delcircuito en vacio, el cual ser:

Finalmente la impedancia en vacio Z0(Que es RPen paralelo con jXM) se puede

calcular de la siguiente manera:

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Debido a que esta impedancia de vacio es el resultante de un paralelo, los

valores de los parmetros de RPy de XMse debe estimar con ayuda del concepto

de Admitancia (Y):

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO:

En el ensayo en cortocircuito un devanado del transformador, generalmente el

del lado de baja tensin, se cortocircuita. En el otro extremo se aplica una

tensin inferior a la nominal, tal que haga pasar por el devanado en cortocircuito

la corriente nominal del devanado conectado a la fuente de alimentacin.

La tensin que se aplica al devanado correspondiente, (que debe ser el de baja

tensin si es un transformador de MT o AT), es del orden del 2 al 15 por ciento

de la tensin nominal del transformador. Los porcentajes inferiores

corresponden a los transformadores de mayor potencia. Dicha tensin recibe el

nombre de tensin de cortocircuito, siendo un valor caracterstico del

transformador de tensin proporcionado por el fabricante y que se expresa en

porcentaje respecto a la tensin nominal.

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En esta prueba, la potencia consumida corresponde a las prdidas en el cobre de

los dos bobinados, ya que la tensin aplicada en la prueba de cortocircuito suele

ser pequea comparada con la nominal, la corriente de la rama de

magnetizacin, el flujo en el ncleo y las consecuentes prdidas se puedendespreciar. En tales condiciones se determina la resistencia equivalente del

transformador.

Mediante este ensayo conseguimos conocer el valor de las perdidas en el cobre

del transformador, ya que las prdidas en RPson despreciables frente a R1 y R2.

Adems con la lectura del vatmetro se puede estimar el factor de potencia delcircuito en cortocircuito, el cual ser:

Finalmente la impedancia en cortocircuito ZCC(Que es R en paralelo con jX) se

puede calcular de la siguiente manera:

Debido a que esta impedancia de cortocircuito es el resultante de los parmetros

de R y de X en serie se tiene entonces que:

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MEDICIONES Y CIRCUITOS DE LAEXPERIENCIA

Experiencia No01: (Prueba de Circuito Abierto o Vacio)

En esta experiencia utilizamos el siguiente esquema:

En este ensayo calculamos las perdidas en el ncleo del hierro para ello aplicamos

ciertos voltaje, con el ampermetro tomamos lectura de la corriente de excitacin y

con el vatmetro las perdidas que se registran en el ncleo de hierro.

V1 (Volts) Io (mA) Pfe (W)135 96.4 10

150 119.5 15

175 170 17

200 290 22

220 420 29

240 670 41

H1

H2

X1

X2

V

J

W

U

AoMODULO DEMAQUINASELECTRICAS

V1

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Obtenidas las mediciones, calculamos: P(v)=cekv (C y K son Incgnitas)

....(1) ....(2)

Reemplazando valores en (1):

7.824144716 = 0.4343K(1120) + 6logC

7.824144716 = 486.416k + 6logC

Reemplazando valores en (2):

1504.022471 = 0.4343K ((217350) + logC(1120)

1504.022471 = 94395.105K + 1120logC ..(**)

Reemplazando (*) en (**)

( )

1504.022471 = 94395.105K+ 186.667 (7.824144716 - 486.416K)

1504.022471 = 94395.105K + 1460.5096 - 90797.815K

43.512871= 3597.29K

K = 0.012096

Reemplazando el valor de K en (*):

.. (*)

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logC = 0.3234

C = 1.381817968

Luego con los valores C y K ya conocidos, los reemplazando en: P(v)=cekv

V1 P(v)= cekv

135 v P(135) = 1.381817968e(0.012096)135= 7.073w

150 v P(150) = 1.381817968e(0.012096)150= 8.4807 w

175 v P(175) = 1.381817968e(0.012096)175= 11.475 w

200 v P(200) = 1.381817968e(0.012096)200= 15.527 w

220 v P(220) = 1.381817968e(0.012096)220= 19.777 w

240 v P(240) = 1.381817968e(0.012096)240= 25.189 w

Experiencia No

02: (Prueba de Cortocircuito)

En esta experiencia utilizamos el siguiente esquema:

Trabajamos con:

V

J

W

U

AoMODULO DEMAQUINASELECTRICAS

Vcc1

Icc1 H1

H2

X1

X2

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Los datos para esta experiencia son:

ICC1 4.54 A

PCu 30 W

VCC 7.1 V

Calculamos el Factor De Potencia (fp) en cortocircuito:

0Ahora Calculamos las prdidas en el devanado del transformador (forma terica):

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CUESTIONARIO

Relacin de Valores Tomados en las Experi encias Efectuadas

Para la Prueba en Vacio:

V1 (Volts) Io (mA) Pfe (W)

135 96.4 10

150 119.5 15

175 170 17

200 290 22220 420 29

240 670 41

Para la Prueba en Cortocircuito

ICC1 4.54 A

PCu 30 W

VCC 7.1 V

De la prueba de Vacio, Graficas las curvas de perdidas de potencia WFE(Perdidas en el H ierro) en funcin de la tensin.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

135 150 175 200 220 240

Perdidas en el Fierro (en W)

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De la prueba de Vacio, Graf icar las curvas de corr iente de vacio en funcin dela tensin.

Ajuste los valor es de tensin y potencia segn su grafi ca anterior a la funcinexponencial P(V) = cekVy hal le la potencia de perdidas para los siguientesvalores: V=120 V y V= 130 V, segn su ajuste (c y k son constantes).

Sabemos los valores de C y K:

C = 1.381817968 yK = 0.012096

Reemplazamos valores de V = 120 vy V = 130 ven la ecuacinP(v) = cekv

P(120) = 1.381817968e(0.012096)120= 5.8998w

P(130) = 1.381817968e(0.012096)130= 6.6584w

Cmo se determinan las prdidas en el Ncleo?

Las perdidas en el ncleo se determinan midiendo la potencia suministrada en el

vacio a cada devanado (primario y secundario) sin cargas. Con la ayuda de un

vatmetro hallamos las perdidas en el ncleo del transformador para los voltajes

que deseemos aplicar.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

135 150 175 200 220 240

Corriente en vacio (en mA)

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Halle el circuito equivalente del transformador r eferido al primari o de susensayos reali zados.

Ensayo en vacio:

Ensayo en cortocircuito:

Quse entiende por f lujo de dispersin?

Es aquel flujo que recorre principalmente el espacio que hay entre los

arrollamientos, el llamado canal de dispersin, y cierra su circuito al salir de

dicho canal en parte a travs del aire y de las piezas mecnicas.

Qupasara si el ncleo del transformador fuera de Acero Soli do?

Un ncleo de acero solido es un conductor, por consiguiente se induce y va a

crear corrientes parasitas o perdidas. Para reducir estas perdidas, usaremos

laminas de hierro aisladas entre si; y si queremos reducir mas estas perdidas

usaremos laminas de acero al silicio (propiedad de mas resistencia al paso de las

corrientes y mejora el flujo magntico).

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CONCLUSIONES

En esta prctica vemos la importancia y la diferencia que existen entre losensayos del transformador para determinar sus prdidas, estos ensayos a utilizar

son dos: ensayo en vacio y el ensayo en cortocircuito.

En el ensayo en vacio, se determina las prdidas que se producen en el ncleo

del transformador. Ac observamos que mientras el voltaje aumentaba, tambin

se aumentaban las perdidas.

En el ensayo en cortocircuito se determina las prdidas que se dan en eldevanado del transformador.

En el ensayo de cortocircuito, se regulaba el voltaje desde un valor bajo hastaalcanzar la corriente de cortocircuito. Tener en cuenta que debido a que la

tensin aplicada es pequea en comparacin con la tensin nominal, las prdidas

en vaco o en el ncleo se pueden considerar como despreciables, de manera que

toda la potencia absorbida es debida a las prdidas por efecto joule en los

devanados primario y secundario. Adems, de esta prueba, se pueden obtener los

parmetros de los devanados primario y secundario del transformador.