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MEDICIONES ELÉCTRICAS II (3D2)
LABORATORIO 2 (VIRTUAL)
TRANSFORMADOR DE MEDICIÓN DE INTENSIDAD
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Mar del Plata
Carrera: Ingeniería Eléctrica / Electromecánica
20 de Octubre de 2020
Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos
Dr. Ing. Jorge Luis Strack jlstrack@fi.mdp.edu.ar
Ayudantes graduados: Ing. Fausto Gelso – Ing. Hernán Antero – Ing. Juan Martínez
Ayudante alumno: Sr. Leonardo Ricciuto
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
2
Objetivos
Reconocer la polaridad de los bobinados de un TI.
Relevar la curva de magnetización de un TI y estimar su factor de sobreintensidad.
Efectuar la medición de potencia y corriente en un circuito con la utilización de un transformador de intensidad
(TI).
Analizar los errores cometidos en la medición debido a su inserción en el circuito.
Evaluar la dependencia que tiene cada uno de los errores involucrados respecto a las variables del circuito.
Extraer conclusiones de los ensayados presentados.
EXPERIENCIA 1 | Comprobación de la polaridad de las bobinas de un TI
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Experiencia 1: Comprobación de la polaridad de las bobinas de un TI
Debemos identificar los bornes de un transformador de medición o protección que
corresponden a cada una de las bobinas que lo forman (en este caso dos), lo cual se realiza
por medio del siguiente circuito:
PRIMARIO SECUNDARIO
(TI CON PRIMARIO BOBINADO)
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Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Experiencia 1: Comprobación de la polaridad de las bobinas de un TI
Debemos identificar los bornes de un transformador de medición o protección que
corresponden a cada una de las bobinas que lo forman (en este caso dos), lo cual se realiza
por medio del siguiente circuito:
PRIMARIO
SECUNDARIO
(TI CON PRIMARIO DE CABLE PASANTE)
EXPERIENCIA 2 | Verificación del coeficiente de saturación de un TI
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
CURVA DE MAGNETIZACIÓN
I2/I2N
I1/I1N
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
CIRCUITO APROPIADO PARA VERIFICAR EL COEFICIENTE DE SATURACIÓN DE UN T.I.
DE MEDICIÓN O PROTECCIÓN EN FORMA INDIRECTA:
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
CURVA OBTENIDA MEDIANTE ENSAYO INDIRECTO
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
fuerza magneto-motriz (f.m.m)
flujo magnético
reluctancia magnética
Φ =𝑁. 𝐼
𝑙𝑐𝜇. 𝐴𝑐
= 𝐴𝑐 . 𝜇.𝑁. 𝐼
𝑙𝑐
Φ
Ac= 𝜇.
𝑁. 𝐼
𝑙𝑐
B 𝐻
CIRCUITO MAGNÉTICO SIMPLE - REPASO
𝜇 permeabilidad magnéticadel material del núcleo
= 𝜇 .
Inducción magnética Campo magnético
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
CURVA OBTENIDA MEDIANTE ENSAYO INDIRECTO
tsen max
tNdt
dNe
cosmax111 max1max11 2 NfNE
tsenIi max
11 EU
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
DETERMINACIÓN DEL CODO DE SATURACIÓN
Definiremos la Ur (tensión de rodilla) como “el punto para el cual un aumento del 10%
de la tensión secundaria produce un 50% de incremento de la Imag.”
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
DETERMINACIÓN DEL CODO DE SATURACIÓN
El coeficiente de saturación es igual al cociente de la tensión de rodilla por la corriente
nominal sobre la potencia de prestación.
Si n<5 núcleo de medición
Si n>10 núcleo de protección
EXPERIENCIA 2 | MEDICIONES DE AÑOS ANTERIORES
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Experiencia 2: Mediciones de años anteriores
ENSAYO DE
TRAFO 1
ENSAYO DE
TRAFO 2
ENSAYO DE
TRAFO 3
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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Si n<5 núcleo de medición
Si n>10 núcleo de protección
EXPERIENCIA 3 | Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
CIRCUITO CONSTRUIDO EN EL LABORATORIO
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
UNA VEZ CONSTRUIDO EL CIRCUITO:
1- Calcular los errores en la determinación de la potencia y la corriente que se cometen
por la inserción del transformador utilizando las curvas de tolerancia, SÓLO para el caso
en que la prestación esté dentro de los valores nominales.
2- Analizar el comportamiento del transformador para tres estados de carga: carga
resistiva pura, inductiva con cos ϕ = 0,7 y cos ϕ = 0,2. En cada caso variar la prestación
y analizar los errores en la medición de corriente y en la medición de potencia activa.
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
Ensayo a cos ϕ = 1:
Estudiar como varían los errores debido a la variación de la prestación para el caso de
carga resistiva. Para ello se tendrá que ir incrementando el valor de R1 levantando las
curvas:
a) ∆I = f(Z2´´)
b) ∆P = f(Z2´´)
Obtener los valores de ∆I y ∆P mediante los instrumentos del circuito, siendo:
∆I = A2´´- A2´ ∆P = W2´´– W2´
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
Ensayo a cos ϕ = 0,7:
Estudiar como varían los errores debido a la variación de la prestación para el caso de
carga resistiva. Para ello se tendrá que ir incrementando el valor de R1 levantando las
curvas:
a) ∆I = f(Z2´´)
b) ∆P = f(Z2´´)
Obtener los valores de ∆I y ∆P mediante los instrumentos del circuito, siendo:
∆I = A2´´- A2´ ∆P = W2´´– W2´
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
Ensayo a cos ϕ = 0,2:
Estudiar como varían los errores debido a la variación de la prestación para el caso de
carga resistiva. Para ello se tendrá que ir incrementando el valor de R1 levantando las
curvas:
a) ∆I = f(Z2´´)
b) ∆P = f(Z2´´)
Obtener los valores de ∆I y ∆P mediante los instrumentos del circuito, siendo:
∆I = A2´´- A2´ ∆P = W2´´– W2´
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
INFLUENCIA DE LA PRESTACIÓN EN LOS ERRORES: Módulo de Zc
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
INFLUENCIA DE LA PRESTACIÓN EN LOS ERRORES: Argumento de Zc
)( 20
1
0 senI
Irad
)(cos 20
1
0
I
I
K
KK
n
Tn
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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal
ERRORES AL MEDIR POTENCIA
EN ESTE CASO SOLO TENEMOS UN TI:
0 0
EXPERIENCIA 3 | MEDICIONES DE AÑOS ANTERIORES
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Experiencia 3: Mediciones de años anteriores
Ensayo a cos ϕ = 1:
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
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Experiencia 3: Mediciones de años anteriores
Ensayo a cos ϕ = 0,7:
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
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Experiencia 3: Mediciones de años anteriores
Ensayo a cos ϕ = 0,2:
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Experiencia 3: Mediciones de años anteriores
Error en la medición de corriente en función de la prestación
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Experiencia 3: Mediciones de años anteriores
Error en la medición de potencia activa en función de la prestación
DESCRIPCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES ENSAYADOS
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Equipos e instrumentos utilizados
Transformador de corriente (EXPERIENCIAS 1 y 2)
- Kn: 25/5 y 50/5
- S: 7,5 VA
- Frecuencia: 50 Hz
- Clase: 0,5
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Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Equipos e instrumentos utilizados
Transformador de corriente (EXPERIENCIAS 1 y 2)
- Kn: 25/5
- S: 10 VA
- Frecuencia: 50 Hz
- Clase: 1
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Equipos e instrumentos utilizados
Transformador de corriente (EXPERIENCIAS 1 y 2)
- Kn: 200/5; 400/5
- S: 18 VA
- Frecuencia: 50 Hz
- Clase: 1
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Equipos e instrumentos utilizados
Transformador de corriente (EXPERIENCIA 3)
- Kn: 15/5; 50/5; 100/5; 150/5; 200/5; 300/5; 600/5
- S: 5 VA
- Frecuencia: 50 Hz
- Clase: 0,2
CUESTIONES EXPERIMENTALES
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Efectos de la apertura del secundario de un TI con corriente en el primario
https://voltage-disturbance.com/power-engineering/open-circuit-current-transformer-characteristics/
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Efectos de la apertura del secundario de un TI con corriente en el primario
https://voltage-disturbance.com/power-engineering/open-circuit-current-transformer-characteristics/
Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP
Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad
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Efectos de la apertura del secundario de un TI con corriente en el primario
https://voltage-disturbance.com/power-engineering/open-circuit-current-transformer-characteristics/
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Efectos de la apertura del secundario de un TI con corriente en el primario
https://www.youtube.com/watch?v=j6v0ybdhGk0
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Resolución de ejercicio de TI y TV
En una celda de media tensión de una estación transformadora se mide la potencia reactiva
de cada fase a través de un arreglo formado por un T.I., un T.V. y un vatímetro de tablero por
cada una de las fases, como se indica en el siguiente esquemático de la fase 3:
Características de los
elementos de instrumentación:
T.I.: KN = 250/5; clase 0.5; n=1.5
T.V.: KN = 13800/110; clase 0.5;
Vatímetro: Alcance 250W; clase 0.5; 100
divisiones
W=195W
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Resolución de ejercicio de TI y TV
Datos del TV:
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Resolución de ejercicio de TI y TV
Datos del TI:
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Resolución de ejercicio de TI y TV
Se pide:
A) Determinar la potencia reactiva de la fase 3 si el instrumento indica 195W.
B) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado al
instrumento, que se trata de un vatímetro compensado en fase.
C) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado a los
transformadores de medición.
D) Determinar el error límite máximo total en la medición de la potencia reactiva de la fase 3.
Acotar el valor de Q.
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Resolución de ejercicio de TI y TV
A) Determinar la potencia reactiva de la fase 3 si el instrumento indica 195W.
𝑄30 = 𝑊 ∗𝐾𝑁 𝑇.𝐼. ∗ 𝐾𝑁 𝑇.𝑉.
3= 195𝑊 ∗
50 ∗ 125.45
3= 706.18𝐾𝑉𝐴𝑟
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Resolución de ejercicio de TI y TV
B) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado al
instrumento, que se trata de un vatímetro compensado en fase.
𝑒% 𝑣𝑎𝑡í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = ±𝑐 ∗
𝐴𝑙𝑐100 +
110 ∗ 𝐶𝐸
𝑊= ±
0.5 ∗250𝑊100
+ 0.1𝑑𝑖𝑣 ∗250𝑊100𝑑𝑖𝑣
195𝑊
= ±1.5𝑊
195𝑊∗ 100 = ± 0.769%
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Resolución de ejercicio de TI y TV
C) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado a los
transformadores de medición.
𝑒% 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑠 = ± 𝜂𝑇.𝐼. + 𝜂𝑇.𝑉. + 0.03 ∗ 𝜀𝑇.𝐼. + 𝜀𝑇.𝑉. ∗ 𝑡𝑔(90° − 𝜑30
𝑒% 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑠 = ± 0.55% + 0.5% + 0.03 ∗ 28′ + 20′ ∗ 𝑡𝑔(90° − 26.18° = ±3.98%
donde:𝑆30 = 𝑈30 ∗ 𝐼3 =
13200
3𝑉 ∗ 210𝐴 = 1600.41𝐾𝑉𝐴
𝜑30 = 𝑎𝑟𝑐 𝑠𝑒𝑛𝑄30
𝑆30= 𝑎𝑟𝑐 𝑠𝑒𝑛
706.18𝐾𝑉𝐴𝑟
1600.41𝐾𝑉𝐴= 26.18°
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Resolución de ejercicio de TI y TV
D) Determinar el error límite máximo total en la medición de la potencia reactiva de la fase 3.
Acotar el valor de Q.
𝑒% 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑒% 𝑣𝑎𝑡í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝑒% 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑠 = ± 0.769% + 3.98% = ±4.749%
∴ ∆𝑄30 = ±4.749
100∗ 706.18𝐾𝑉𝐴𝑟 = 33.536𝐾𝑉𝐴𝑟 → 𝑄 = 710 ± 30 𝐾𝑉𝐴𝑟
¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!
Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos
Dr. Ing. Jorge Luis Strack jlstrack@fi.mdp.edu.ar
SE ATIENDEN CONSULTAS EN EL CAMPUS Y POR ZOOM
Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos
Dr. Ing. Jorge Luis Strack jlstrack@fi.mdp.edu.ar
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