Laboratorio De Maquinas Transformador Monofasico

EL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

1. INTRODUCCIÓN

La elección correcta de un banco de transformadores de distribución no es tarea que se pueda tomar a la ligera, por lo que el conocimiento a fondo de esta máquina es indispensable para todo proyectista eléctrico, por otra parte, poner fuera de servicio un transformador de distribución representa un serio problema para las empresas que se ocupan de prestar servicio de electricidad a las comunidades, ya que ello siempre trae consigo un apagón más o menos prolongado de un sector poblacional. No obstante, el caso se vuelve más dramático cuando la interrupción de las operaciones del transformador es causada intempestivamente por un accidente del equipo, pues a los inconvenientes arriba mencionados tendríamos que añadir el costo de reparación o reposición del transformador. Se tratarán sucesivamente los ensayos a transformadores de distribución.

2. OBJETIVO

Determinar los valores y características de los parámetros del Transformador Monofásico de dos enrollados.

Estudiar el comportamiento bajo carga del Transformador Monofásico.

Iniciar en el trabajo práctico de la medición de las magnitudes eléctricas y magnéticas de un transformador monofásico, ya sea en vacio o en diferentes situaciones de carga.

Obtención los conocimientos básicos que permitan el desarrollo y montaje de los esquemas eléctricos, además de los principios básicos de funcionamiento de un transformador monofásico.

Explicar los diferentes tipos de ensayos a realizar durante la práctica y justificar los resultados obtenidos en el laboratorio con los principios teóricos estudiados.

3. EQUIPOS A UTILIZAR

Transformador monofásico de 1 KVA,220⁄110 Voltios

1 Vatímetro monofásico 5 Ampere, 220 Voltios

1 Fuente variable V_ac (1.3 KVA,220Voltios,0-10 Ampere)

1 Frecuencímetro AC. (220 Voltios,55-65 Hz)

2 Voltímetros AC. 0-120-300v

2 Amperímetros de pinza digital AC. 0 – 6 Ampere, 0 – 15 Ampere

1 Multímetro digital fluke modelo 10

4. FUNDAMENTO TEÓRICO

4.1. Prueba de Vacío

Consiste en aplicar una tensión nominal V1 en cualquiera de los enrollados del transformador, con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal, registrándose las lecturas de la potencia de entrada en vacío P0 y la corriente en vacío I1. Es obvio que los únicos parámetros que tienen que ser considerados en la prueba de vació son Rm y jXm, la impedancia de dispersión, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba. Usualmente, la tensión nominal se aplica al enrollado de baja tensión. La figura, muestra el circuito de prueba utilizado.

Circuito Equivalente para la condición en Vacío

Nuestros parámetros nos quedan:

; Ec.1

; Ec.2

Es válido mencionar que Im se calcula con la ecuación 3:

4.2. 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 magnetización, esto es debido a que solo se requiere un pequeño voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados debido a que dicha impedancias son limitadas por la impedancia de dispersión de los embobinados, por lo tanto la densidad de flujo en el núcleo será pequeña en la prueba de cortocircuito, las pérdidas en el núcleo y la corriente de magnetización será todavía más pequeña. La tensión reducida Vcc, llamada frecuentemente tensión de impedancia, se soluciona para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione daño 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 más pequeña).

Circuito equivalente para la condición de cortocircuito

La potencia del cortocircuito es la pérdida total en el cobre del transformador. Debido al efecto pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas óhmicas en el cobre.

De la figura, obtenemos lo siguiente:

; (Ec.4)

; (Ec.5)

; (Ec.6)

Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y resistencia equivalente, respectivamente.

Si V1 = V2, podemos decir que:

; (Ec.7)

Deberá notarse nuevamente que los parámetros están en función del enrollamiento en el que se toman las lecturas de los instrumentos.

Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R'2 se deduce que:

4.3. Características De Funcionamiento De Los Transformadores Monofásicos

La regulación y la eficiencia son las dos características de mayor importancia en el funcionamiento de los transformadores. Los cuales son usados en sistemas de potencia para la transmisión y distribución de energía.

4.4. Factor de Regulación

La regulación de voltaje es una medida de la variación de tensión de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante varía de cero a un valor nominal. Considérese los dos embobinados del transformador mostrado en la figura. La carga esta conectada al lado2 y la fuente de voltaje al lado 1. Supongamos que el transformador esta entregando a la carga una corriente nominal a un voltaje nominal y con un factor de potencia específico. La fuente de voltaje es ajustada para obtener voltaje constante a este valor y la carga es desconectada del transformador, el voltaje de salida del transformador cambiará; la diferencia entre los valores del voltaje de salida cuando está sin carga, y el nominal a plena carga, expresada como una fracción del valor nominal, es definida como la regulación del voltaje nominal del transformador a un factor de potencia específico. La ecuación 9 representa el factor de regulación en porcentaje.

; (Ec.9)

Como

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