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Anlisis de datos

A continuacin presentamos los datos obtenidos en el laboratorio como son corrientes y voltajes tanto de entrada como de salida, se realiz medidas con el trasformador conectado en vaco y con carga, estos datos son obtenidos con el fin de obtener la curva de magnetizacin.

Los datos de obtenidos en la tabla 2 corresponden a la corriente del devanado primario y tensin en el devanado secundario en una conexin en vaco debido a un voltaje de excitacin del circuito que se va regulando gradualmente en forma creciente.

TABLA IIcorriente en el devanado primario y voltaje en el devanado secundario debido a niveles incrementales de voltaje de entrada.

% AumentoV nominal (V)V entrada VI entrada mAV salida V

0%0000

10%1212,10,141,34

20%2425,40,222,74

30%3636,30,33,97

40%4848,30,425,28

50%60600,526,45

60%72720,627,5

70%8484,60,79,3

80%9696,20,7410,5

90%1081080,7711,3

100%1201210,8412,5

105%126127114

110%1321321,0414,5

La figura 6 corresponde a Voltaje de salida Vs corriente de entrada la cual ayuda a encontrar una relacin directa con la curva de histresis la cual debe ser llevada a los trminos correspondientes (densidad de flujo elctrico (B) vs intensidad de flujo magntico (H)).

Fig. 6. Curva de corriente en el devanado primario vs tensin en el devanado secundario con fuente de tensin en aumento.

De igual manera, los datos obtenidos en la tabla 3 corresponden a la corriente en el devanado primario y a la tensin de del devanado secundario graduando decrecientemente la tensin de excitacin. En la figura 7 evidenciaremos dichos datos que nos ayudaran a ver el comportamiento de la curva de histresis inicial.

TABLA IIIcorriente en el devanado primario y voltaje en el devanado secundario debido a niveles DESCENSO de voltaje de entrada.

% AumentoV NominalV entrada VI entrada mAV salida V

110%1321311,0414,4

105%126127114

100%1201210,8413,3

90%1081080,7211,9

80%9696,60,6210,7

70%8484,40,549,41

60%7272,20,58,05

50%6059,60,446,59

40%4848,50,325,35

30%3636,80,264,08

20%2424,20,182,62

10%1212,80,11,27

0%0000

Fig. 7. Curva de corriente en el devanado primario vs tensin en el devanado secundario con fuente de tensin disminuyendo.

En la tabla 4 encontraremos los valores de la densidad de flujo e intensidad de campo magntico correspondiente hacer los clculos a partir de las ecuaciones 8, 9, 10 las cuales nos describen la manera de encontrar la densidad de flujo mediante el voltaje en el secundario y la intensidad de campo a partir de la corriente en el primario.

TABLA IVobtencin de los valores correspondientes a la densidad de flujo (bp) e intensidad de campo magntico (hp) en vacio.

HP aumentoBP aumentoHP descensoBP descenso

0000

1,260,07208040,90,07625034

1,980,151309261,620,14416079

2,70,216241192,340,21921972

3,780,287725882,880,28891729

4,680,357423453,960,35504063

5,580,428908144,50,43009955

6,30,503967064,860,50277565

6,660,573068935,580,57545175

6,930,643362216,480,64336221

7,560,720803967,560,72080396

90,756546390,7565463

9,360,786331599,360,78037453

A partir de esta tabla encontramos la curva de magnetizacin inicial (figura 8) la cual nos indica que posee una gran cantidad de perdidas la cual se evidencia con el rea que posee esta. Igualmente nos indica una dimensin disminuida de la curva de magnetizacin general ya que llega a valores demasiados pequeos de densidad de flujo como tambin de intensidad de campo.

Fig. 8. Curva de magnetizacin inicial del transformador.

Ahora bien, como podemos ver la figura 8 no es en su totalidad la curva de histresis del material por lo cual se debe realizar el circuito de la figura 4 la cual indica un la utilizacin de un integrado para la obtencin del voltaje en el secundario (condensador) y una resistencia shunt para obtener la corriente en el primario. En la tabla 5 evidenciaremos la variacin de la corriente de entrada y el voltaje de salida usando la disposicin de la figura 3 debida al cambio regulado de excitacin ascendente y descendente. TABLA Vcorriente en el devanado primario voltaje en el devanado secundario con excitacin ascencendente y descendente.

% AumentoV NominalV Entrada (V)I entrada (mA)V salida (V)

0%0000

10%1212,97,81,34

20%2424,111,62,74

30%3635,714,83,97

40%4848,518,25,28

50%6059,522,86,58

60%7271,829,87,92

70%8484,442,49,3

80%9696,559,810,5

90%108107,98311,9

100%120120,2114,813,3

105%126126,2136,414

110%132132,115714,5

% DescensoV NominalV Entrada (V)I entrada (mA)V salida (V)

110%132132,1156,213,2

105%126126,213312,7

100%120120,1111,212,22

90%108107,38111,06

80%9696,356,810,01

70%8484,537,88,83

60%7271,825,87,5

50%6059,5216,21

40%484816,45

30%3635,613,23,68

20%2424,19,82,45

10%1212,36,41,22

0%0000

En la figura 9 evidenciamos que hubo cambios muy pequeos de corriente en el devanado primario y tensin de salida en el devanado secundario correspondiente a la excitacin primero en aumento (punto rojos) y luego descendente (punto azules) lo que indica que hay poca histresis o que se lo que implica que descendi por la misma direccin que ascendi.

Fig. 9. Curva de corriente en el devanado primario vs tensin en el devanado secundario con regulacin de la fuente de excitacin ascendente (puntos naranjas) y descendente (puntos azules)

A partir de estos datos y la utilizacin de las ecuaciones 11, 12, y 13 se obtendr la curva de magnetizacin del transformador (figura 10). La tabla 6 mostrara los diferentes valores de la densidad de flujo e intensidad de campo magntico en los rangos ascendentes y descendentes de la fuente de excitacin.

aumentodescenso

VshuntVcVshuntVc

0,52061,875,48

2,660,4753,3675,26

3,960,9545,475,028

5,051,42384,784

6,211,927,674,308

7,792,3919,43,832

10,192,8612,913,344

14,43,348,822,864

20,473,827,172,384

28,354,315,6031,908

39,24,784,511,424

46,65,043,3410,956

53,645,262,1820,468

61,815,480,2740,002

HP aumentoBP aumentoHP descensoBP descenso

14,1360,003982481683,310,9119873

72,540,933492631452,6610,4739148

107,881,887694151236,910,0119474

137,642,827558741034,169,52608523

169,263,78335325753,38,57825568

212,044,75507766528,247,63042613

277,145,6869773351,546,65870171

394,326,65870171239,945,70290721

556,147,59856631195,34,7471127

771,98,57825568152,523,79928315

1067,649,52608523122,762,8355237

1268,5210,027877391,141,90362405

1460,110,473914859,520,93189964

1683,310,91198737,440,00398248

TABLA VI.obtencin de los valores correspondientes a la densidad de flujo (bp) e intensidad de campo magntico (hp) con carga y resistencia shunt.

La figura 9 evidencia un rango ms dimensionado de la curva de magnetizacin llegando al valores de intensidad de campo de 841 AV/m y una densidad alrededor de 5,45 W/m^2 donde a estos puntos evidenciamos su saturacin (lo cual significa que ya los cambios de intensidad de campo no representan cambios de su densidad de flujo. Al igual se puede llevar una comparacin entre la curva de magnetizacion inicial la cual se ve que cumple un ciclo mediana mente lineal en su inicio y sufre una brusca saturacin la cual provoca un remanente y as una histresis mayor; en cambio en la curva de magnetizacion con carga se logra llegar a un codo de saturacin real del transformador y as mismo el comienzo en el descenso de la fuente de excitacin provoca un remanente de ms pequeo valor y por lo cual una histresis menor ya que los transformadores se disean para evitar las mayores prdidas de energa.

Fig. 10. Curva de magnetizacin del transformador

La figura 11 se obtiene en el osciloscopio a partir de realizar la funcin x-y la cual nos da la grfica de lissajous donde se expresa el ciclo de histresis esta eventualmente fue realizada a un voltaje de excitacin de 20v.

En este laboratorio se busca el estudio del ciclo de histresis en el marco de circuitos magnticos no lineales, para ello se propone al alumno el montaje de un circuito queincluye un material de ferromagntico como ncleo de un transformador. Se busca como objetivo de la experiencia que Ud. entienda plenamente el funcionamiento delcircuito de prueba y que discuta y concluya a partir del resultado encontrado en el desarrollo del experimento.En la evaluacin del informe de este laboratorio se dar especial nfasis en el contenido, discusin y conclusiones obtenidas de la experiencia.