circuito abierto y corto circuito transformadores

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.


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 ------


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


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

=

+=+=


5

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


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.


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.

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