laboratorio de maquinas 4
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“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”
UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
Facultad Ingenieria Mecánica y Eléctrica
PRACTICA CALIFICADA Nº5
CURSO : LABORATORIO DE MAQUINAS I
DOCENTE : Ing. Carlos Wilfredo Ore Huarcayo
ALUMNOS : Loayza Guerra Jorge Martin
CICLO : VIME-I
Ica – Perú
2011
OBJETIVO GENERAL
Establecer la eficiencia y regulación en el transformador monofásico así como definir las curvas características de regulación y eficiencia.
2
MARCO TEORICO
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.
1. Regulación del Transformador Monofásico
La regulación de tensión consiste en evitar las variaciones de tensión que se detectan
en puntos receptores de un sistema de transmisión o distribución de energía.
El problema de la regulación difiere según se trate de una red de transmisión o una red
de distribución.
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 varia de
cero a un valor nominal.
2. Eficiencia del Transformador Monofásico
Dependiendo de la aplicación de los transformadores, con frecuencia se usan para
operar las 24 horas por día, aún cuando la carga no sea contínua en el período total de
operación. En estas condiciones un transformador tiene dos conceptos de eficiencia, una
global para condición de plena carga y otro para distintas cargas al día, es decir, la
llamada eficiencia diaria.
3
Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía de salida a la energía de
entrada durante el período de 24 horas.
ROCESO EXPERIMENTAL
DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA
Circuito a Utilizar:
Como vemos este el circuito a utilizar para la determinación de regulación y
de la eficiencia, y se puede observar que vamos a utilizar un trafo de corriente para
poder medir con el vatímetro y por ende tendremos que multiplicar por ciertos factores
de corrección.
4
X1H1
H2 X2
V V1 V2
A2
J W
Zc
VOLTIMETRO
VOLTIMETRO
221.63220.94223.16112.92
TRANSFORMADOR
H1 H2 X1 X2
- +
VATIMETRO
ALIMENTADOR DE VOLTAJE
Resistencias de carga
En nuestro caso tendremos que corregir con un factor de 15, en donde 3
corresponden al trasformador de corriente y 5 al vatímetro en si.
Colocaremos las resistencias en paralelo una por una para poder medir los
parámetros correspondientes a las cargas y así poder calcular una curva con
respecto a la potencia.
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Cuestionario
1) Cuadro de valores tomados en los ensayos efectuados:
COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 66.1 OHMIOS
I1(amp) P1 (w) V1 (volt) I2 (amp) P2 (w) V2 (volt)
1.08 225 221.5 1.64 195 112.9
COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 54.2 OHMIOS EN PARALELO (29.78 OHM)
2.1 465 223.1 3.52 435 112.9
COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 113.6 OHMIOS EN PARALELO (23.59 OHM)
2.61 590 227.8 4.79 555 112.8
COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 115.8 OHMIOS EN PARALELO (19.60 OHM)
3.10 715 228.8 5.67 660 113.2
CALCULAMOS EFICIENCIA POR EL METODO DIRECTO
Eficiencia 1
n = 195225
= 0.867 n1=0.867
Eficiencia 2
n = 435465
= 0.94 n2=0.940
Eficiencia 3
n = 555590
= 0.941 n3=0.941
6
Eficiencia 4
n = 660715
= 0.923 n4=0.923
2) Construir curva eficiencia vs potencia:
100 200 300 400 500 600 7000.82
0.84
0.86
0.88
0.9
0.92
0.94
0.96
f(x) = − 8.15272946549462E-07 x² + 0.000817338057687289 x + 0.738634851387041
eficiencia
potencia de carga (w)
Aquí vemos como varia la eficiencia con respecto a la carga.
3) Construir curva regulación vs potencia:
Calculamos primero la regulación en cada prueba:
Sabiendo que:
7
δ =
U 1mt
−U 2
U 1mt
x 100
δ1=
221.52
−112.9
221.52
x 100 = 1.94
δ2=
223.12
−112.9
223.12
x 100 = 1.21
δ3=
227.82
−112.8
227.82
x 100 = 0.965
δ2=
228.82
−113.2
228.82
x 100 = 1.049
8
Ahora haremos el cuadro de regulación de voltaje y de potencia
100 200 300 400 500 600 7000
0.5
1
1.5
2
2.5
f(x) = 2.118677817603E-08 x³ − 2.232855436081E-05 x² + 0.004413458781362 x + 1.77132150537636
regu
laci
on
potencia de carga (w)
4) Con los datos obtenidos de la prueba en cortocircuito y de vacío en la práctica anterior, calcular la eficiencia y la regulación por el método de corto circuito para factor de potencia de 0.8 inductivo, 0.85 capacitivo y resistivo.
Sabiendo que:
r = { Vcc 1x cos (φcc−θl )
V 1 + Vcc2 x (sen ( φcc−θl ))2
V 12 x 2}
De la práctica anterior sabemos que:
Vcc1= 6.95 volt
9
V1 =220 volt
Hallamos φcc
φcc = cos−1( PccUcc x Icc
)=cos−1( 246 . 95 x 4 .56
)
φcc = 40.77º
Ahora calculamos para un factor de 0.8 inductivo:
θl = cos−1 0.8
θl = 36.87º
Reemplazando:
r = { 6.95 x cos (40.77−36.87)
220 + 6.952 x (sen (40.77−36.87 ))2
2202 x 2}
r = 0.0315
r = 3.15 %
Ahora calculamos para un factor de 0.8 capacitivo:
θl = cos−1 0.8
θl = -36.87º
Reemplazando:
10
r = { 6.95 x cos (40.77+36.87)
220 + 6.952 x (sen (40.77+36.87 ))2
2202 x 2}
r = 6.76x10−3
r = 0.677 %
Ahora calculamos para un factor resistivo:
θl = cos−11
θl = 0
Reemplazando:
r = { 6.95 x cos (40.77)
220 + 6.952 x sen (40.77 )2
2202 x2 }
r = 0.024
r = 2.4%
5) Un transformador monofásico de 125 KVA, 3000/380 v ,50 hz. Ha dado los siguientes resultados en unos ensayos:Ensayo en vacio : 3000 v, 0.8 A ,1000 w.
Ensayo en cortocircuito : 10v, 300 A ,750 w.
Hallar los componentes de la corriente en vacio.
Cos θv = Pfe
Vn x I v = 1000
3000 x 0.8 = 0.41667
θv = cos−1 0 . 41667 = 65.379º
Ir = Cos θv x Iv= 0.41667x 0.8 = 0.333333
11
Ir = 0.3333
Im= Sen θv x Iv= 0.90908x 0.8 = 0.727266
Im = 0.727266
Potencia de perdidas en el hierro y de perdidas en el cobre a plena carga.
La potencia de perdidas en el hierro se mantiene es la misma
Pfe =1000 w
La potencia de perdidas en el cobre se halla de la siguiente manera:
Cos θcc = Pcu
Vcc x I cc=750
10 x 300 = 0.25
θcc = cos−1 0.25
θcc = 75.52ºAhora lo hallamos a plena carga
Pcu = Vcc x Icc x cos θcc
Pcu =380 x 300 x 0.25
Pcu =28.5 kva
Eficiencia a plena carga con fdp unidad ,0.8 inductivo ,0.8 capacitivo
n % =SCxc osφ
SCcosφ+Pfe+C2 Pcc x 100
A plena carga c=1
Para factor de potencia igual a la unidad:
n % =125000 x1 x1
125000 x 1 x 1+1000+12 x 750 x 100
12
n % =98.62 %
Para factor de potencia igual a la 0.8 inductivo:
n % =125000 x1 x 0.8
125000 x 1 x 0.8+1000+12 x750 x 100
n % =98.28%
Para factor de potencia igual a 0.8 inductivo:
n % =125000 x1 x 0.8
125000 x 1 x 0.8+1000+12 x750 x 100
n % =98.28 %
6) Porque es importante la regulación y eficiencia en los transformadores
La regulación es importante porque algunos artefactos eléctricos no toleran la
caída de tensión en rangos muy elevados y se pueden dañar es por eso que se
regula la tensión de los artefactos eléctricos y maquinas.
La eficiencia es importante porque se relaciona con el rendimiento del
transformador, cuando la eficiencia es levada quiere decir que su rendimiento va
a ser optimo.
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Conclusiones
La conclusión a la que se puede llegar cuando se obtiene la eficiencia para
diferentes cargas se notan en el grafico, que a mayor carga que se utiliza mayor
será la eficiencia con que trabaja el transformador.
La regulación es de suma importancia ya que mediante esta se observa y
controla el estado de los artefactos eléctricos y maquinas.
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