ENSAYO CON CARGA PARA DETERMIANR LA EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR DE POTENCIA MONOFASICO

ENSAYO CON CARGA PARA DETERMIANR LA EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR DE POTENCIA MONOFASICO

Toshiba15/04/2013

I. OBJETIVOS:

Verificar el comportamiento del transformador bajo carga y determinacin de las caractersticas de regulacin.

II. MARCO TEORICO:EFICIENCIA DE TRANSFORMADORESUn transformador de 500 KVA., tiene unas perdidas en el hierro de 930 W al voltaje nominal y 3600 W de prdidas en el cobre a plena carga, con base en estos datos podemos calcular la eficiencia a una carga que sea el 50%, con factor de potencia del 80%.

La suma de las prdidas por histresis y por corrientes parsitas es llamada las perdidas en el hierro o en el ncleo del transformador; ser designada con . Las perdidas en el ncleo son perdidas constantes del transformador.

La suma de las perdidas I2R en el primario y el secundario son llamadas las prdidas en el cobre PCU : . Esto muestra que las prdidas en el cobre varan con el cuadrado de la corriente.

La eficiencia puede encontrase a partir de . Partiendo de esta ecuacin la eficiencia es el 98%.Debido a que los cambios en el factor de potencia de la carga no modifican las prdidas, elevar el factor de potencia de la carga mejorar la eficiencia del transformador. Las prdidas se convierten entonces en una proporcin menor de la potencia total de entrada. La eficiencia sin carga del transformador es cero. Pero las cargas elevadas aumentan las prdidas en el cobre, las cuales varan con el cuadrado de la corriente, disminuyendo por lo mismo la eficiencia. La operacin con eficiencia mxima ocurre con el valor medio de la carga.La eficiencia mxima ocurre cuando las prdidas en el cobre son iguales a las prdidas en el hierro. Entonces:

Resolviendo para este transformador la carga que genera eficiencia mxima es cuando ella sea el 50% de la potencia del trafo, esto es cierto para la mayora de los transformadores.Los datos anteriores solo representan los valores de la potencia desde la ptica de la eficiencia veamos con un ejemplo el impacto de la eficiencia en la energa.Un transformador de 50 kVA tiene unas perdidas en el hierro de 180 W al voltaje nominal y 620 W de prdidas en el cobre a plena carga. Calclese la eficiencia en todo el da del transformador cuando trabaja con las siguientes cargas al factor de potencia unitario: plena carga, 8 horas; mitad de la carga 5 horas; un cuarto de carga, 7 horas; y sin carga, 4 horas.1. Puesto que las prdidas en el hierro existen durante las 24 horas que el transformador est energizado, la prdida total en el hierro es 1.

Las prdidas totales de energa en el cobre vienen dadas por Puesto que las prdidas en el cobre varan con el cuadrado de la carga, las prdidas totales de energa en el cobre se encuentran como sigue: a lo largo de las 20 horas que el transformador alimenta una carga.1. La prdida total de energa a lo largo del periodo de 24 horas es: 1. La salida total de energa

La eficiencia en todo el da es importante cuando el transformador est conectado para alimentar las 24 horas completas, como es lo comn en los sistemas de distribucin de corriente alterna. Es normal calcular su eficiencia con factor de potencia unitario. Con cualquier otro factor de potencia, la eficiencia en todo el da sera ms baja porque la salida de potencia sera menor para las mismas prdidas.III. ELEMENTOS A UTILIZAR: 01 Transformador de potencia monofsico de 1000 VA, 220/110 V

01 Multimetro digital 02 Ampermetro 0-5 A y 0-25 A 01 Voltmetro de 0-300 V

01 Vatmetro monofsico Conductores elctricos varios

04 resistencias variables 01 Puente de Wheatstone

IV. ACTIVIDADES:

a) Armar el circuito de la figura adjunta, conectar las resistencias de carga (previamentecalculado para plena carga del transformador) por el lado de A.T. y alimentar eltransformador a tensin y frecuencia nominales.

b) Variar la corriente de carga (I2) desde 0, 1A, 2A, 3A, , 10 A registrando las lecturasde todos los instrumentos.I2V2P2S2Q2I 1V entradaP entradaS entradaQ entradateta entrada

01120000.222203048.467.3196551.69

111111111100.63220140138.6ii

211022022001.12219250245.28ii

310932732701.63219360356.97ii

410943643602.13219470466.47ii

510954554502.61217580566.37ii

610864864803.1217685672.7ii

710774974903.61217800783.37ii

810785685604.1217905889.7ii

910695495404.592171015996.03ii

regulaciona voltajea corrienteeficiencia

96.431.960.00 -

98.201.981.59 79.29

99.091.991.79 88.00

100.922.011.84 90.83

100.922.011.88 92.77

99.081.991.92 93.97

100.932.011.94 94.60

102.802.031.94 93.63

102.802.031.95 94.59

104.722.051.96 93.99

V. CUESTIONARIO

5.1. Con los datos del ensayo con carga de FP=1 graficar las curvas U2 vs I2. eficiencia vscorriente y regulacin vs tensin.

5.2. Para las diversas cargas determinar la cada de tensin interna del transformador en %(la regulacin) segn expresin, para todos los datos:

REGULACION

96.43

98.20

99.09

100.92

100.92

99.08

100.93

102.80

102.80

104.72

5.3. De los datos tabulados, analizar en qu condiciones se obtiene la mejor eficiencia del transformador analizado. Analizar la curva graficada e indicar por proyeccin cualsera la eficiencia si el transformador se sobrecarga al 120% y su regulacin. Se obtendr ms eficiencia cuando ms corriente de entrada le pongamos, para as obtener un corriente de salida mayor a 10 amperios, pero si esto ocurre el transformador comenzara a vibrar ya q sobrepasamos la corriente nominal de salida.Con este procedimiento la potencia activa de entrada va subiendo a ms de 1100 watts.Si se sobre carga el transformador la eficiencia subir hasta llegar casi al 100 % de eficiencia. La regulacin tambin aumentara pero no en gran proporcin.

5.4 Explicar que se debe hacer con la informacin recogida durante el ensayo para que se cumpla la relacin de transformacin de corriente.

Se debe colocar resistencias para generar corriente de salida, no debemos sobrepasar la corriente nominal de entrada o de salida, se va regulando las resistencias para obtener valores enteros de corriente de salida.

5.5 Con la informacin obtenida en el laboratorio, tabular las prdidas variables delTransformador y graficar Pprd.- I2, con los resultados proyectar las prdidas para 1.1In.

V entradaP entradaI perdidasR perdidas

220300.136363641613.33333

2201400.63636364345.714286

2192501.14155251191.844

2193601.64383562133.225

2194702.14611872102.044681

2175802.6728110681.187931

2176853.1566820368.7430657

2178003.6866359458.86125

2179054.1705069152.0320442

21710154.6774193546.3931034

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

0. En la prctica observamos que la potencia activa es mayor que la potencia aparente.0. Para que los transformadores funcionen eficientemente su carga debe ser al menos el 50% de la potencia instalada del trafo.0. Comprobar ms de una vez si el circuito est bien armado para evitar que se queme el fusible de los multmetros o del vatmetro, y tambin nos servir para evitar accidentes.0. La eficiencia del transformador va aumentando con forme la corriente de entrada llegue al lmite de corriente nominal de entrada.1. Las principales perdidas que existen en un transformador monofsico son causadas por flujos de histresis, corrientes parasitas, y perdidas en el cobre.VII. BIBLIOGRAFIA

Archivo PDF "estudios del transformador monofsico", AUTOR NN http://www.monografias.com/trabajos82/perdidas-transformador-monofasico/perdidas-transformador-monofasico2.shtml#metodopraa http://www.slideshare.net/licf15/perdidas-de-potencia-11472611 http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3015/html/135_prdidas_en_un_transformador.html