informe 3 maquinas 1 labo

8/13/2019 informe 3 maquinas 1 labo

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Ao de la Inversin para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y

ELECTRNICA

ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

Curso: MAQUINAS ELECTRICAS I

Profesor: Ing. Hugo Llacza

Tema: Ensayo de Vacio y Cortocircuito

Apellidos y Nombres Cdigo

- Zarria Sangama, Walter Martin 1023120228

- Mendoza Reyes, Carlomagno David 1023120781

-Herrera Siguea, Jheiser 1023120504

18 de noviembre del 2013.


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INTRODUCCION

Losensayosdevacoycortocircuitodeuntransformadorpermitendeterminarvariosdelosparmetrosmsimportantesquedefinensucomportamiento.Atravsdelasmediciones efectuadasenlosmencionadosensayos,ymedianteelclculoconveniente,sepuedendeterminar losparmetrosdelcircuitoequivalentesimplificadodeltransforma-dor.Dichocircuitoresultatil enelclculodelascomplejasredesdetransporteydistri-bucin,convariosescalonesdetensin,previareduccinaunatensinbase.

Deotrolado,delensayodevacoseobtiene,ademsdelacorrientedevaco,larela-cindetransformacinylasperdidasenelhierrodeltransformador.Comosesabe,dio-chasperdidas sonindependientesdelndicedecargadeltransformador.

Del ensayo de cortocircuito se deduce el importante parmetro de la tensin decortocircuito. Este parmetro interviene, directamente, en la corriente de cor-tocircuito permanente, en las expresiones de la cada de tensin y en la asocia-

cin en paralelo detransformadores.Otroparmetro,denomenorimportancia,eslapotenciadeprdidasnominales enlosdevanadosprimarioysecundario.Deambosti-posdeperdidas,enelhierroyenelcobre, se deduce el ndice de carga ptimodel transformador, es decir, la carga, definida como porcentajesobrelapotencianominaldeltransformador,enlaqueestetrabajaconrendimientomximo.


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OBJETIVOS

PRUEBA EN VACO

Determinar los parmetros del circuito equivalente para la experiencia en vaco de un

transformador monofsico.

Determinar si el valor de las prdidas en vaco concuerdan y estn dentro de la tolerancia

con los valores calculados y/o garantizados.

Verificar que las prdidas medidas son las mismas que se consideraron para determinar el

rendimiento y calentamiento del transformador.

PRUEBA EN CORTOCIRCUITO

Medir las prdidas en el cobre y comprobar si se encuentran dentro de los valores

calculados y/o garantizados.

Determinar los parmetros del circuito equivalente del transformador monofsico para

frecuencia y tensin nominal.

Determinacin del valor de la Ecc, el mismo que influir en el reparto de carga en la puesta

en paralelo.


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Fundamento Terico

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 ser recorrido por ninguna intensidad, y no

se tendrn en cuenta los nfimos valores de las prdidas en el cobre para este ensayo.

Los principales datos que hay que determinar en el ensayo en vaco son:

Las prd id as en el h ier ro a travs de la lectura del vatmetro (W1) en el bobinado

primario, entendiendo que la P10 es la potencia medida en el vatmetro (W1).

(PFE = P10)

La intensidad en vaco del primario a travs del ampermetro (A1).

La relacin de transform acin (m):

Tambin podemos calcular, con la ayuda de los resultados:

La impedancia (Z):

La potencia aparente en vaco (

Elngulo de des fas e () o factor depotencia de vaco:

En vaco, el coseno de 10coincide aproximadamente con el cos 20(Cos10 = Cos 20)


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ESQUEMA ELCTRICO DEL ENSAYO DE UN TRANSFORMADOR EN

VACO

ENSAYO DE CORTOCIRCUITO

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 una resistencia prcticamente nula), como se muestra en

la figura 1 y 2.

En muchos ensayos en cortocircuito, la Iccsupera el 25% de la intensidad nominal (IN).

FIGURA 1:Esquema de montaje de un transformador en cortocircuito.


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PROCEDIMIENTO

Con un autotransformador regulable y comenzando desde cero, aplicamos progresivamente

la tensin, que se incremente voltio a voltio, hasta conseguir las intensidades nominales en

los dos bobinados.

La tensin aplicada, una vez alcanzada la intensidad nominal en el secundario, recibe el

nombre de tensin de cortocircuito (UCC). Esta tensin supone un valor bajo con respecto a la

tensin nominal aplicada al transformador cuando est en carga.

En la prctica, la UCCse da en valores porcentuales oscila entre un 4% y un 10% de la tensin

nominal U1n. En transformadores de distribucin, la tensin nominal se representa con la letra

u minscula seguida de cc, que indica el valor en cortocircuito (UCC), as como en las dems

magnitudes, como son las impedancias, las inductancias, etc.

(En %)

En el ensayo de 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.

FIGURA 2:Esquema de montaje de un transformador en cortocircuito.

Las prdidas en el cobre se calculan mediante:


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EQUIPOS E INSTRUMENTOS

Transformador monofsico

220/110 V

Transformador de corriente

Vatmetro AC monofsico

Multmetro Digital

Marca: SANWA RD700


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Ampermetro AC

Fuente Regulador de Voltaje AC

0-300V

Cables de conexin

Cargas Resistivas e Inductivas


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PROCEDIMIENTO:DATOS DEL TRANSFORMADOR A UTILIZAR:

TRAFO: 220/110V


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PRUEBAS A EJECUTAR EN EL TRANSFORMADOR

1) Prueba en vaco (Alta).

2) Prueba en vaco (Baja).

3) Prueba en corotcircuito (Baja)

a) Prueba N1

b) Prueba N2

4) Prueba con carga.

1) PRUEBA EN VACO (Alta)

a=2 2b=4 5f p= 0 9

A=17.82Ps=317.5VA


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DATOS OBTENIDOS EN LA PRUEBA REALIZADA:

Pruebas V entrada I entrada V salida Pfe (W)

1 250 0.1 127 34

2 220 0.08 111.6 28

3 200 0.07 100.9 22

4 180 0.06 91.8 19

2) PRUEBA EN VACO (Baja)


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1 130 0.19 252 29

2 120 0.15 231.5 25

3 100 0.11 195.1 18

4 90 0.10 173.8 15

3) PRUEBA EN CORTOCIRCUITO (Alta)

Lo que se realizo antes de armar el circuito es saber con qu corriente vamos a trabajar en la

parte de A.T y B.T para saber con qu equipos e instrumentos era el adecuado utilizar .Para

ello hicimos lo siguiente:


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a) PRUEBA N1 (Variacin de tensin en forma ascendente)


Pruebas V entrada A1 A2 Pcu (W)

1 5.26 0.5 1.8 5

2 7.43 0.7 2.4 7.5

3 10.22 0.9 3.6 10

4 12.75 1.15 4.4 15

5 15.57 1.4 5.4 25

6 18.34 1.65 6.4 30

7 19.98 1.8 7 35

8 22.40 2 7.8 45

9 24.24 2.2 8.6 50

b) PRUEBA N2 (Variacin de tensin en forma descendente)


Pruebas V entrada A1 A2 P cu (W)

1 24.68 2.2 8.6 55

2 23.46 2.1 8.1 50

3 21.85 1.95 7.5 45

4 19.58 1.75 6.7 35

5 17.34 1.55 6 27.5

6 13.37 1.2 4.4 207 11.46 1 4 15

8 9.58 0.85 3.3 10

9 7.68 0.7 2.7 5

10 5.6 0.5 1.8 5


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PRUEBA DE VACO (SIN CARGA)

CARGA N1

V1 (V) 220 V2 (V) 112

I1 (A) 0.65 I2 (A) 0.5

W1 (W) 140 W2 (W) 55

CARGA N2

V1 (V) 220 V2 (V) 110

I1 (A) 1.2 I2 (A) 1

W1 (W) 250 W2 (W) 105

CARGA N3

V1 (V) 220 V2 (V) 110

I1 (A) 1.6 I2 (A) 1.45

W1 (W) 350 W2 (W) 150

CARGA N4


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V1 (V) 220 V2 (V) 110

I1 (A) 1.8 I2 (A) 1.6

W1 (W) 360 W2 (W) 157.5

CARGA N5

V1 (V) 216 V2 (V) 106

I1 (A) 1.9 I2 (A) 1.73

W1 (W) 390 W2 (W) 170

CARGA N6

V1 (V) 216 V2 (V) 106

I1 (A) 1.8 I2 (A) 1.73

W1 (W) 410 W2 (W) 185

CARGA N7

V1 (V) 216 V2 (V) 105

I1 (A) 2.1 I2 (A) 1.9

W1 (W) 440 W2 (W) 195


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CARGA N8

V1 (V) 216 V2 (V) 100

I1 (A) 2.2 I2 (A) 2.2

W1 (W) 470 W2 (W) 210

Secuencia de ClculosREGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA:

RENDIMIENTO:


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CARGA N1

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CARGA N2

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CARGA N3

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CARGA N4

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CARGA N5

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CARGA N6

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CARGA N7

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA


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RENDIMIENTO:

CARGA N8

REGULACIN:

FACTOR DE POTENCIA

RENDIMIENTO:

CLCULO DE LA EFICIENCIA A CONDICIONES

NORMALES:

Prueba de Vacio (en baja)


1 130 0.19 252 29

Prueba en cortocircui to (datos de sub ida)

Pruebas V entrada A1 A2 Pcu (W)

1 5.26 0.5 1.8 5

Reemplazando:


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Tabulacin de datos obtenidos

R% Cos

Carga1 1.75 0.98 39.28

Carga2 3.50 0.95 42

Carga3 3.50 0.94 42.85

Carga4 3.50 0.89 43.75

Carga5 7.01 0.93 43.58

Carga6 7.01 0.90 40.24

Carga7 7.89 0.98 44.31

Carga8 12.28 0.95 44.68

OBSERVACIONES:

Podemos notar que en la prueba de carga el factor de potencia disminuye al variar la carga

agregando ms cantidad de focos junto a una resistencia a pesar de que amboscomponentes son resistivos es decir debera siempre el factor de potencia ser igual a 1.

Cuando se va agregando ms carga resistiva podemos notar que el porcentaje de

regulacin aumenta pero la eficiencia es cada vez menor.

No se utiliz la frmula:

Debido a que el k (relacin de transformacin) viene a ser el de vaco o el de la relacin de

los voltajes nominales del trafo, para evitarnos dificultades escogiendo uno u otro se opt porla otra frmula utilizada para calcular

Cuestionario

1) Graficar en base a los valores obtenidos Im vs E; P vs E en cada caso sealar los valoresnominales.

-PRUEBA VACO (ALTA )

IM VS E (E = VALOR NOMINAL)

P VS E (P = VALOR NOMINAL )

-PRUEBA VACO (BA JA )

IM VS E (E = VALOR NOMINAL)

P VS E (P = VALOR NOMINAL )

(LAS GRFICAS SE PRESENTAN EN LA SIGUIENTE PGINA EN HOJAMILIMETRADA)


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2)Explique cul es la influencia de la seccin recta del ncleo de transformador?

La secc in recta del ncleo d e transfo rmador in fluy e en la transm isin de energa

debid o a que la seccin recta defin e el tamao de los co ndu ctor es de las bo bin asprim aria y secund ariaya que para que el transporte de energa resulte rentable es necesario

que en la planta productora de electricidad un transformador eleve los voltajes, reduciendo

con ello la intensidad. Las prd idas o cas ion adas po r l a lnea de alta t ens in s on

proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente por la resistencia del

conduc tor. Por tanto, para la transmisin de energa elctrica a larga distancia se utilizan

voltajes elevados con intensidades de corriente reducidas.

3)Que es la dir ecc in magntic a pref erencial d e los m ateriales ferromagnticos ?

La direccin magntica preferencial (fcil magnetizacin) de los materiales ferromagnticos esla direccin que tiene el mismo sentido que el campo magntico aplicado, por ende apareceuna fuerza de atraccin con mucha intensidad sobre el cuerpo respecto del campo aplicado,es decir dichos materiales se magnetizan fuertemente.

4) Cuales son los elemento s que pro ducen perdid as en el transformado r?

Prdidas en el cobre: Son prdidas por calentamiento resistivo en los devanados primario y

secundario del transformador. Son proporcionales al cuadrado de la corriente en los

devanados.Prdidas por corrientes parsitas: Prdidas por calentamiento resistivo en el ncleo del

transformador. Son proporcionales al cuadrado del voltaje aplicado al transformador.

Prdidas por histresis: Estn relacionadas con los reordenamientos de los dominios

magnticos en el ncleo durante cada semiciclo. Son una funcin compleja no lineal del

voltaje aplicado al transformador.

Flujo disperso:Son los flujos que escapan del ncleo y pasan nicamente a travs de uno

de los devanados del transformador. Esta fuga produce una auto inductancia en las

bobinas primaria y secundaria.5)Que comp onentes integran la corriente de excitacin de un transform ador?

Los componentes que la integran son: La corriente de magnetizacin IM, requerida paraproducir el flujo en el ncleo del transformador, y la corriente de prdidas en el ncleo IH+E,requerida por el fenmeno de histresis y por las corrientes parsitas

6) Que es el f lujo de dispersin de un transform ador?Porcin del flujo que atraviesa una de las bobinas del transformador, pero no la otra (No todoel flujo producido en la bobina primaria atraviesa la bobina secundaria pues algunas de laslneas de flujo abandonan el ncleo de hierro y pasan a travs del aire)

7)Graficar las cur vas carac terstic as de corto circ uito : P vs I, E vs I.

DATOS DE LA PARTE A.T EN LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO


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-V vs I1

-V vs I2

-P vs I1

-P vs I2

(LAS GRFICAS SE PRESENTAN EN LA SIGUIENTE PGINA EN HOJAMILIMETRADA)

8) Qu es el flujo de dispersin de un transformador?

El flujo de dispersin es una parte del flujo total que no va a enlazar al devanado, es decir seva a perder al exterior de las bobinas.

9)Utilizando los datos obtenidos en los ensayos hallar el circuito equivalente del

transformador para condiciones normales.

DE LA PRUEBA DE VACIO (B.T)

Datos:

DE LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO (A.T) -PRIMERA PRUEBA (ASCENDENTE)

EXPERIENCIAN

V1N=Vo(V) Io:-corriente envacio(mA)

Vatmetro Pfe(W)

1 130 19 29

EXPERIENCIAN

V1=VCC(V) ICC1-A.T(A) ICC2-B.T(A) VAT METROPCU(W)

2 7.43 0.7 2.4 7.5PROMEDIO

PARAVCC=5%VN

10.22 0.9 3.6 10

4 12.75 1.15 4.4 15

CALCULOS:

1715 10

1462 10

0897 10


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SEGUNDA PRUEBA (DESCENDENTE)

PROMEDIAMOS:

EL CIRCUITO EQUIVALENTE QUEDARA DE LA SIGUIENTE MANERA:

EXPERIENCIAN

V1=VCC(V) ICC1-A.T(A) ICC2-B.T(A) VAT METROPCU(W)

8 9.58 0.85 3.3 10

PROMEDIO V1=Vcc(V) Icc1-A.T(A) Vatimetro Pcu(W)

Vcc=5%Vn 9.9 0.875 10

1306

CALCULOS:

De la exp (elije una):

1131OBS: CON LOS DATOS R>Z

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EN DONDE:

10)De que manera afecta la temperatura en el funcionamiento del transformador?

Todos los factores que afectan la temperatura del punto caliente tienen directa relacin con

la vida til.

Uno de los factores que ms afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de

operacin de las mquinas elctricas, esta temperatura est producida principalmente por

las prdidas y en el caso especfico de los transformadores, durante su operacin.

11) De qu factores depende el factor de correccin en los transformadores?

El factor de correccin es el producto del factor de correccin de relacin y factor de relacindel ngulo.

12) Explicar comparativamente las ventajas y desventajas de los autotransformadores.

Ventajas:Solo un porcentaje de la energa se trasmite por induccin, esto significa menor flujo delcampo y menor tamao del ncleo de hierro. Por lo tanto se obtienen transformadores mslivianos.El transformador lleva un solo bobinado, por lo tanto es ms fcil de construir y requieremenos cobre. En consecuencia es ms econmico.

Parte de la energa del transformador se transmite elctricamente. Las perdidas elctricassiempre son menores que las perdidas magnticas, por lo tanto, el autotransformador tienemayor rendimiento

Desventajas:Debido a la construccin elctrica del dispositivos, la impedancia de entrada delautotransformador es menor que de un transformador comn. Esto no es ningn problemadurante el funcionamiento normal de la mquina, pero si por alguna razn se produce uncortocircuito a la salida, la corriente que circulara por la entrada ser mayor que en untransformador comn. Y esto representa un mayor riesgo en la instalacin elctrica.

Y si de riesgos hablamos, el hecho de que la salida del transformador no est aislada con laentrada, este se vuelve inseguro para la persona que lo opera.

1715103 0897103

R1=5655 R2=141

X1=3265 X2=0816


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CONCLUSIONES

Podemos notar que en el ensayo de vaco si se ejecuta tanto en alta como en baja las

prdidas en el fierro son iguales por ende se est demostrando la teora de la experiencia.

Los conceptos a investigar en esta experiencia resalta mucha importancia debido a que son

conceptos que tienen que estar bien conceptuado valga la redundancia por nosotros futuros

ingenieros electricistas.

En la prueba de cortocircuito cuando se est cambiando la tensin de la fuente reguladora elvalor que proporcione el cambio hecho es el que queda porque si se retrocede a un valorque hemos establecido los valores obtenidos seran errneos.

RECOMENDACIONES

Si en el transformador no se indica cual es el bobinado primario y secundariorespectivamente se tiene que realizar la medida de resistencia de bobinas.

Para esta experiencia se requiere trabajar con tensiones altas lo cual se requiere tomar encuenta las reglas de seguridad aprendidas del informe realizado anteriormente (INFORMEN2 : SEGURIDAD E INSTRUMENTOS DE LABORATORIO)

A la hora del armado de nuestro circuito tratar de tener siempre la presencia de nuestroprofesor como gua para nuestras conexiones, para que luego nos de la posterioraprobacin del mismo, y recin poder darle tensin al circuito.

No se debe de olvidar la esttica del circuito, porque si no se mantiene un orden especficopueden resultar datos errneos o daos que mermen el desarrollo del aprendizaje.


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BIBLIOGRAFIA

http://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdf

http://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/PR_SIS_01.pdf

ENSAYO DE TRANSFORMADOREShttp://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdf

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN2DA EDAVELINO PREZ, PEDRO.

TRANSFORMADORES DE POTENCIA DE MEDIDA Y DE PROTECCIN

7EDENRIQUE RAS, OLIVA.
http://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdfhttp://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdfhttp://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdfhttp://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/PR_SIS_01.pdfhttp://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdfhttp://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdfhttp://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/PR_SIS_01.pdfhttp://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdfhttp://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdf

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