circuito abierto y corto circuito transformadores
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Zamorano Meja Emmanuel 2602-E
1
222
211 nnCu IRIRP +=
OBJETIVOS
Determinar las prdidas en el ncleo y en el cobre de un transformador monofsico.
Obtener la curva de saturacin del transformador.
Realizar el diagrama equivalente del transformador bajo prueba.
INTRODUCCIN
Ensayo de vaco El ensayo en vaco proporciona, a travs de las medidas de tensin, intensidad y potencia en el bobinado
primario, los valores directos de la potencia perdida en el hierro, y deja abierto el bobinado secundario. Por lo tanto, este bobinado no ser recorrido por ninguna intensidad, y no se tendrn en cuenta los nfimos valores de las prdidas en el cobre para este ensayo.
Fig. 1. Diagrama del ensayo de vaco.
Ensayo de corto circuito
Con el ensayo en cortocircuito, conseguimos las intensidades nominales en los dos bobinados, aplicando
una pequea tensin al primario y cortocircuitando el secundario con un ampermetro (el ampermetro tiene prcticamente una resistencia nula).
En el ensayo en cortocircuito, como las intensidades son nominales, se producen prdidas en el cobre por efecto Joule similares a las que se dan cuando el transformador est en carga; se diferencian en el rendimiento cuando el ndice de carga es menor que la unidad.
Las prdidas en el cobre se calculan mediante:
Fig. 2. Diagrama del ensayo en cortocircuito.
-
Zamorano Meja Emmanuel 2602-E
2
RESULTADOS
Prueba en circuito abierto Para este ensayo consideramos el circuito de la figura 3.
Fig. 3. Diagrama del ensayo en vaco.
Una vez armado el circuito de la figura anterior, energizamos dicho circuito con la fuente de alimentacin hasta tener 20Vca, en el voltmetro V0, registramos los valores de corriente obtenidos, la potencia del wattmetro se multiplico por 0.4 para obtener la potencia real que consume el transformador, a continuacin se muestran los resultados:
Tabla 1
Prueba en cortocircuito
1. Calcule las corrientes nominales del transformador que se someter a la prueba (T3).
Alta tensin Baja tensin
AV
kVAI H 36.114405
== AV
kVAI X 37.391275
==
Para esta prueba consideramos el siguiente circuito:
Lectura 1 Vo a-c (Volts) Io a-c (Amp.) Pfe (Watt)
1 20 0.05 1.6
2 40 0.09 5.6
34 60 0.14 11.6
5 80 0.19 20.4
6 100 0.32 32
7 127 0.99 56.8
8 140 1.57 ------
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Zamorano Meja Emmanuel 2602-E
3
Fig. 4. Diagrama del ensayo en cortocircuito.
Conectamos la fuente de alimentacin y variamos lentamente el voltaje hasta que IX alcance el primer valor indicado en la tabla 2. Las lecturas de potencia fueron multiplicadas por un factor de correccin de 0.2, a continuacin se muestran los resultados:
Tabla 2
CUESTIONARIO:
1. Para qu se realiza la prueba de circuito abierto en el transformador? Para calcular la prdida de potencia en el hierro.
2. Cmo se compone las prdidas en el hierro?
Las prdidas de potencia en el hierro en un transformador en vaco estn compuestas por las corrientes de Foucault y por el fenmeno de histresis.
3. En funcin de los valores nominales (lectura 7) de la tabla 1 calcule; admitancia (Y0), susceptancia (B0), conductancia (G0), corriente de magnetizacin (Im), la corriente del hierro (Ife ) y el factor de potencia en circuito abierto.
( )( ) VAAVSIVS
C
COCC
73.12599.0127000
==
=
Luego,
lectura IX IK VCC ICC PCC
1 8 0.4 2.34 2.32 1
2 16 0.81 4.69 4.75 3
3 24 1.2 7.02 7.08 6.8
4 32 1.5 9.40 9.45 11.8
5 39.3 1.85 11.70 11.56 17.6
-
Zamorano Meja Emmanuel 2602-E
4
=
=
=
14.6373.1258.56
cos
cos
1
0
01
OC
C
COC S
P
La corriente del ncleo y la de magnetizacin:
( )( ) ( )
( )( ) ( ) AAIII
AAIII
m
CCm
C
COCC
88.014.63sin99.0sin
45.014.63cos99.0cos
00
0
==
=
==
=
La resistencia del ncleo, la reactancia de magnetizacin:
===
====
32.14488.0
127
28.12899.0
127
0
0
200
m
CmL
C
C
C
CcL
IV
X
PV
IV
R
La conductancia:
( ) ( ) SiemensXRRG 32222 1044.332.14428.128
28.128=
+=
+=
La susceptancia:
( ) ( ) SiemensXRXB 32222 1087.332.14428.128
32.144=
+
=
+
=
La admitancia:
SiemensY
jjBGY3
33
1018.51087.31044.3
=
+=+=
-
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4. Grafique usando una escala adecuada la curva de saturacin del ncleo, segn los datos de la tabla 1.
5. - Para qu se realiza la prueba de corto circuito? Con el ensayo en cortocircuito, conseguimos las intensidades nominales en los dos bobinados, aplicando una pequea tensin al primario y cortocircuitando el secundario con un ampermetro Tambin podemos determinar las prdidas en el cobre.
6. En funcin de los valores nominales (lectura 5) de la tabla 2 calcule;
a) La impedancia equivalente referida al primario, resistencia equivalente referida al
primario, reactancia equivalente referida al primario y el factor de potencia en corto
circuito.
b) La impedancia equivalente referida al secundario, resistencia equivalente referida al
secundario, reactancia equivalente referida al secundario y el factor de potencia en corto
circuito.
Referido al lado de alta:
( )( )( )( ) ===
====
==
===
===
92.176732.1445.343.157128.1285.3
5.358.766.061.7
61.756.11
88
66.056.11
88
22
22
22
22
mLmH
cLcH
eH
sC
sc
eH
SC
SCeH
XaX
RaR
a
X
IV
Z
IP
R
-
Zamorano Meja Emmanuel 2602-E
6
===
===
62.05.358.7
054.05.366.0
22
22
a
XX
a
RR
eHeL
eHeL
Referido al de baja:
7. Con los resultados en los puntos 5 y 6 dibuje:
a) el circuito equivalente aproximado referido al primario.
b) El circuito equivalente referido al secundario.
-
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7
AI
kVASVV
a
37.391275000
51275.3
2
2
==
=
=
=
( ) ( )( )=
++=++==
==
==
69.067.44462.0054.087.3625.11440
0440
87.3625.11
87.3637.3987.36)8.0(cos
1
1121
2
2
2
1
VjjXRIVV
V
Aa
II
AI
eep
p
%06.1100440
44067.444% ==VR
8. Calcule la regulacin de voltaje a plena carga con un factor de potencia de 0.8 en atraso
Lo que sabemos de nuestro transformador:
Factor de potencia en retraso:
La regulacin de voltaje es:
CONCLUSIONES:
Las pruebas en cortocircuito y vaco son de gran importancia pues con ellas se pueden determinar las
prdidas en el hierro y en el cobre, de tal forma que a la hora de disear un transformador stas debern ser
consideradas para que el transformador pueda trabajar permanentemente y en condiciones nominales de
potencia, tensin y corriente. Tambin se puede determinar la eficiencia y la regulacin de voltaje de un
transformador con los datos aportados por las pruebas en vaco y corto circuito.
Bibliografa:
Electric Machinery and transformers. Bhag S. Guru . pgs. 225-227.