UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

CARRERA: INGENIERÍA ELÉCTRICA

CÁTEDRA: MAQUINAS ELÉCTRICAS I

PROFESOR: Ing. Rodolfo REFUSTAAy.T.P.: Ing. Sergio ROATTA – Ing. Roberto WULF

CURSO/AÑO:

GRUPO Nº:

INTEGRANTES LEGAJO

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2

ENSAYOS EN PARALELO, OPOSICION Y DE CALENTAMIENTO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS

FECHA DE PRESENTACIÓN CALIFICACIÓN

1ra

Presentación

OBSERVACIONES:

MAQUINAS ELECTRICAS I

TRABAJO PRACTICO Nro. 2

ENSAYOS EN PARALELO, OPOSICION Y DE CALENTAMIENTO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS

En este trabajo practico se conocerá como pueden estudiarse experimentalmente las distintas condiciones y características del funcionamiento del transformador monofásico cuando este se halla bajo plena carga. En el funcionamiento en paralelo se verifican con mediciones las condiciones necesarias que debe cumplir el transformador para que tome la carga acorde a su capacidad. Con esta finalidad se estudiará primeramente el paralelo de dos transformadores gemelos, luego, dos con distinta relación de transformación y finamente, dos con distinta impedancia de cortocircuito.

En el ensayo en oposición se medirán las pérdidas magnéticas y en cortocircuito del transformador mientras que el mismo funciona bajo plena carga nominal. Simultáneamente se conocerá la circulación de potencia entre ambas maquinas, así como las ventajas económicas y técnicas de este método de ensayo.

El ensayo de calentamiento se realizará aplicando directamente la plena carga nominal de tipo capacitiva al transformador. Se trazará la característica parcial de calentamiento y, según Normas, se hallarán los parámetros de calentamiento, la elevación final de temperatura y la constante de tiempo de calentamiento.

La ejecución de los ensayos se realizará de acuerdo a las Normas IRAM 2018, 2099, F21-04 y 2106.

A - PLAN DE REALIZACIÓN DE LOS ENSAYOS

1.- Ensayo en paralelo de transformadores monofásicos

1.1- Se realizará el ensayo en paralelo de dos transformadores gemelos. Se anotarán las lecturas de los instrumentos para plena carga nominal del grupo.

1.2- Se realizará al ensayo en paralelo de dos transformadores con distinta relación de transformación. Se anotarán las lecturas de los instrumentos cuando una de las unidades toma su plena carga.

1.3- Se realizara el ensayo en paralelo de dos transformadores con distinto valor de impedancia de cortocircuito expresada en p-u. Se anotarán las lecturas de los instrumentos cuando una de Ias unidades alcanza su plena carga.

En cada uno de los ensayos anteriores la carga común de los transformadores será de factor de potencia unitario y se medirán los siguientes valores: diferencia de tensiones inducidas en el secundario, corrientes internas de circulación en vacío y además todas las tensiones y corrientes en el primario y secundario.

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2 - Ensayo en oposición de transformadores monofásicos

2.1- Se conectará el circuito de medición a la fuente del lado primario (vacío) de los transformadores, respetando la polaridad de tensiones inducidas en el secundario. Seguidamente se medirán la tensión, corriente y potencia primario las corrientes en cada uno de los transformadores y las tensiones en el secundario cuando el grupo está funcionando en vacío.

2.2- Manteniendo la alimentación primaria desconectada, se conecta el circuito de medición del secundario (cortocircuito), ajustando la tensión reducida de modo de hacer circular la corriente nominal en los arrollamientos de los transformadores. Se anotarán los valores de corrientes en cada transformador y los de tensión corriente y potencia consumidas.

2.3- Se aplicarán simultáneamente las dos fuentes, en el primario y en el secundario. Del lado de vacío se ajustará la tensión nominal, mientras que en el secundario deberá establecerse la corriente nominal. Se tomarán las lecturas de todos los instrumentos, Se tomará otra lectura de los instrumentos invirtiendo la polaridad de la tensión aplicada en el primario.

3 - Ensayo de calentamiento

3.1- Sobre el transformador a ensayar, se medirán las resistencias de los arrollamientos primario y secundario a temperatura ambiente, suponiendo que esta es la de los arrollamientos-

3.2- Se procederá con el calentamiento del transformador aplicando al mismo la carga nominal puramente capacitiva. Se deberá explicar otra forma de realizar este ensayo, por Ej.: el TF en cortocircuito a tensión reducida con I = In + Iad.

La temperatura del transformador se leerá mediante un termómetro convenientemente colocado. Antes de terminar al ensayo, se medirán nuevamente las resistencias.

4- Cálculo de la reactancia de dispersión

4.1- Se procederá a medir las dimensiones del núcleo y arrollamientos de una fase del transformador trifásico.4.2- Se medirán los valores de Pcc, Ucc e Icc de la misma fase del transformador.

B - PROTOCOLO DEL ENSAYO

1) Ensayo en paralelo de transformadores monofásicos

Datos de los transformadores

Tr Marca Potencia Tensiones Corrientes NúmeroAB

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Circuito de medición

Transformadoresa ensayar

Ta

Tb

V

A

A

LL c

A

LL 1

V

Ia

Ib

R

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R Z X Za = Zb R Z X

2,94 3,88 2,54 U = 0 2,89 3,83 2,51

R Z X Za <> Zb R Z X

2,94 3,88 2,54 U = 0 1,22 2,21 1,84

R Z X Za = Zb R Z X

2,94 3,88 2,54 U <> 0 2,94 3,88 2,54

TF 3230 (Vb1 - Vb2)TF 3229 (Vb1 - Vb2)

TF 3229 (Vb1 - Vb2)

DATOS DE TRANSFORMADORES

TBTA

TA

TA TB

TB

TF 3229 (Vb1 - Vb2) TF 3230 (Va2 - Va1)

TF 3230 (Va - Va2)

Instrumentos y equipos de control

MAGNITUD INSTRUMENTO MARCA ALCANCE CLASE NUMEROU1

U2aU2bΔUI2aI2bIcI

ZadicVariacRcarga

Cuadro de valores medidos

CONDICION U1 (V)

ΔU (V)

U2a(V)

U2b (V)

I2a (A)

I2b (A)

I (A)

Ic(A)

aa = ab

Za = Zb

VacioCarga

aa ab

Za = Zb

VacioCarga

aa = ab

Za Zb

VacioCarga

2) Ensayo en Oposición

Datos de los transformadores

Trafo Marca Numero Potencia Tensiones CorrientesAB

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Circuito de medición

AT BT

W

ATransformador

AT BT

V n

LL 1a ensayar

V

A

W

2Po2 Io

A

A

V

V

Io

Io

V

Fuente variable

2 Ucc

Instrumentos y equipos de control

Magnitud Instrumento Marca Alcance Clase NúmeroU1

2 Io2 PoIa1ccIb1cc2 Ucc2 Pcc

IccUa2

Ub2

VariacVariac

Cuadro de valores medidos

Ensayo 2.1

U1 2 Io 2 Po Ua2 Ub2

Ensayo 2.2

Icc 2 Ucc 2 Pcc Ia1cc Ib1cc

Ensayo 2.3

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U1 2 Io 2 Po Ia1cc Ib1cc Icc 2 Ucc 2 Pcc Ua2 Ub2

3) Ensayo de calentamiento

Datos del transformador:

Marca Potencia Tensiones Corrientes

Circuito de medición

Transformadora ensayar

U nominal

A

V

I nominal

Instrumentos y elementos utilizados:

Magnitud Instrumento Marca Alcance Clase NumeroU1

I1

Temp amb.Temp. Trafo

TiempoC. cargaRat y Rbt

Cuadro de valores medidos

Medición de Resistencias

Resistencia alta tensión Resistencia baja tensiónEn fríoEn caliente

T min

t a ºC

t ºC

θ ºC

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4- Determinación de la Xd a partir de las mediciones físicas del Transformador y uso del Relacionómetro

h

a 3 a 2 a 1

r1

r2

r3

N2N1

nucleo

bobinas

Transformador : datos a determinar en el Laboratorio

a1= a2 = a3 = N1= N2 = h = Lm =

Medición de la relación de transformación y de Xd.

Con el uso del relaciómetro se determinará la relación de transformación de baja y alta tensión, a partir de espiras conocidas. Con las mediciones de Pcc, Ucc e Icc se calculo la Xdeq = 0.0729Ω = x1 + X’2

C - REDACCIÓN DEL INFORME

1 - Ensayo en paralelo de transformadores

1.1- Para interpretar las condiciones eléctricas en paralelo se trazará el circuito equivalente con transformador ideal y aplicando ambas fuentes de alimentación, marcar las polaridades de tensiones y corrientes y efectuar un breve análisis sobre el funcionamiento en paralelo.

1.2- Para el ensayo 1.2, con la tensión de diferencia en el secundario y con las impedancias de cortocircuito dadas, se calculará la corriente de circulación y se comparará con el valor medido.

1.3- Con los valores medidos en el ensayo 1.2, se construirá el fasorial de tensiones y corrientes y se discutirá la distribución de la carga común entre ambas unidades en las condiciones de este ensayo.

1.4- Calcular las corrientes, potencias y factores de potencia da cada transformador y hacer la comparación con los valores obtenidos en el ensayo.

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1.5- Para el ensayo 1.3, construir el fasorial de tensiones y corrientes y discutir la distribución- de la carga común, destacando el efecto de las distintas impedancias.

1.6- Aplicando el circuito equivalente aproximado para el ensayo 1.3, calcular las corrientes, potencias y factores de potencia. Efectuar la comparación con los valores medidos.

2 - Ensayo en oposición

2.1- Con los valores medidos en el ensayo 2.1, calcular la corriente, potencia, factor de potencia y los parámetros G y B para cada transformador.

2.2- Con los valores medidos en el ensayo 2.2, calcular las pérdidas en el cobre, el factor de potencia, la impedancia de cortocircuito y sus componentes de resistencia y reactancia equivalentes.

2.3- En base a los valores medidos en ensayo 2.3, se repetirán los cálculos antes enunciados para los ensayos 2.1 y 2.2. Hacer un análisis comparativo con los valores obtenidos en los ensayos.

2.4- Hacer un breve resumen sobre el estado eléctrico y magnético de cada transformador en el ensayo 2.3 en comparación con el mismo de los ensayos 2.1 y 2.2. Indicar que aplicación podría tener este ensayo.

3 - Ensayo de calentamiento

3.1- Representar gráficamente la elevación de temperatura del transformador en función del tiempo y aplicando el método gráfico que dan las normas IRAM 2018, determinar la elevación final de temperatura.

3.2- Determinar gráficamente, en base a la curva obtenida la constante de tiempo de miento. Usando los parámetros obtenidos escribir la expresión analítica de la característica térmica.

3.3- Aplicando la curva de calentamiento obtenida en el ensayo calcular la variación de temperatura en el transformador si se lo somete al siguiente régimen de trabajo:-

do del estado frío, 1 hora a plena carga, siguiendo luego con una interrupción completa de ½ hora y finalizando a continuación con una sobrecarga del 50% durante ½ hora.

Utilizar los valores de pérdidas en el hierro y en el cobre obtenidos en el Trabajo Práctico Nro. 1.

3,4- Utilizando los valores de resistencias de los arrollamientos en frío y en caliente, calcular la temperatura de elevación en el transformador durante el periodo de ensayo y compararla con el valor medido directamente con termómetro.

3.5- Con la elevación de temperatura establecida en al ensayo y con la temperatura ambiente- te normalizada, se obtiene la temperatura máxima del transformador bajo carga nominal.

Conociendo la clase de aislación del transformador, opinar si la potencia nominal del transformador está correctamente fijada.

4- Cálculo de la reactancia de dispersión

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A partir de las ecuaciones deducidas para el cálculo de reactancia de dispersión y con las dimensiones del transformador registradas se determinara las reactancias de dispersión del transformador.Se deberá comparar los valores de cálculos dimensiónales y los resultantes de ensayo de cortocircuito.

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