Electrotecnia y Maquinas Eléctricas Trabajo Practico N°3 : Informe de Laboratorio

“Ensayo de transformadores”

Profesor : Ing. Oscar Bercovich

JTP: Ing. Julio Cocco

Alumno: Fausto Daniel Seletti

Legajo: 40.419

Curso: 4°01

Carrera: Ingeniería Mecánica

Año: 2015

Introducción a transformadores.

Casi todos los días de nuestra vida usamos aparatos eléctricos que funcionan con corriente alterna, entre los que se encuentran las radios, los televisores, ordenadores. Lo que hace a la electricidad alterna generalmente más útil que la continua es que esta puede ser controlada más fácilmente.Esto se debe al efecto “Joule” que es la perdida de energía eléctrica en un conductor cuando se manejan altas corrientes =>Pperdida= I2×R.Por lo que si queremos hacer más eficiente el transporte de electricidad debemos tratar de hacerlo en corrientes bajas y si además queremos hacerlo a grandes potencias => P= V×I, debemos aumentar el voltaje.Elevar el voltaje en CC es mucho más complejo ya que se necesitan dinamos en serie y no es práctico, por eso fracaso la idea de Thomas Edison.En cambio elevar la tensión en CA se logra simplemente con un transformador, gracias a la ley de Lenz (La ley de Lenz para el campo electromagnético relaciona cambios producidos en el campo eléctrico en un conductor con la variación de flujo magnético en dicho conductor).Por eso es que funcionan los transformadores, porque hay una corriente que cambia de sentido y varia el flujo magnético sobre las espiras que es lo que induce un campo eléctrico en la segunda, pudiendo elevar o bajar tensiones de acuerdo a la cantidad de espiras del primario y secundario del transformador.Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente, tales como la histéresis o las corrientes de FoucaultAunque la mayoría de los dispositivos electrónicos funcionan con corriente continua, la CA se puede convertir en continua muy fácilmente, que es lo que se hace hoy en día en un ordenador, se alimenta con alterna pero se rectifica a continua en una fuente.

Una corriente alterna se produce mediante la rotación de una bobina con velocidad angular constante dentro de un campo magnético uniforme.Generando una frecuencia de oscilación F.generalmente se trabaja con 40-50-60 Hertz que son ciclos por segundo.

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Para ampliar este trabajo podemos exponer lo obtenido en prácticos anteriores como la histeres que pudimos presenciar en el núcleo de un transformadorEn física se encuentra, por ejemplo, histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto o material ferromagnético, éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. En electrotecnia se define la histéresis magnética como el retraso de la inducción respecto al campo que lo crea.Esto se obtiene haciendo circular una corriente alterna a una bobina en un núcleo de material ferromagnético como ocurre en los transformadores.o

Para el calculo de transformadores, tenemos lo que llamamos un circuito equivalente y para determinar sus parámetros es necesario ensayar dicha maquina bajo ciertas condiciones que es lo que haremos en este practico.

Simplemente para poder calcular estos valores tenemos que realizar 2 ensayos, uno de vacío que nos dará la potencia de perdida y donde podremos obtener la resistencia del cobre y la reactancia, mientras que el ensayo de corto nos dará la resistencia de corto y la reactancia de corto.

Medición de la resistencia de aislación

Se define como resistencia de aislación a la propiedad que tienen los materiales aislantes para oponerse al paso de la corriente.El ensayo se efectuó de acuerdo de la Norma IRAM 2105, se utilizó un MEGOHMETRO analógico de 1000V.La resistencia mínima admisible para poder alimentar la maquina con la tensión de trabajo debe ser igual o superior a =>

Rmin = U (KV) + 1A estas lecturas se las debe referenciar a la temperatura de 20°C, para esto se utiliza una gráfica para determinar un coeficiente.

Raislacion (20°C) = KT× Raislacion (t° ensayo)

Diagrama de conexionado

De acuerdo a nuestra temperatura de 10°C obtuvimos un KT = 0,5

Arrollamiento Resistencia medida Resistencia a 20°C Resistencia minimaAlta tension 20MΩ(10°C) 20×0,5 10 MΩBaja tension 20MΩ(10°C) 20×0,5 10M Ω

Medición de la Resistencia óhmica de los arrollamientos.

Aquí también hay que referir la resistencia a los 75°C.

Arrollamiento Corriente Tensión RTA R75°C ta

K α I K α VAlta tensión 3A/150 76 1,52A 750mV/150 121 61mV 0,0401

Ω0,508 Ω

10°C

Baja tensión 3A/150 113 2,26A 300mV/150 77 154mV 0,06814 Ω

0,086Ω 10°C

Alta tensión

Baja tensión

Ensayo de vacío

Consiste en alimentar el transformador sin conectar carga en el arrollamiento secundario.Al hacer esto la corriente que circula por su devanado es la que demanda para alimentar las perdidas PH perdida por histéresis, Pf perdida Foucault, perdidas en el núcleo de hierro y el cobre del arrollamiento pero como la corriente está muy por debajo de la nominal, las perdida por núcleo de hierro y por la resistencia de cobre se desprecian y queda como lo siguiente.

P0 = PH + Pf

Corriente Tensión (Vm) Potencia

K α I K α V K α P

0,5A/100 40 0,2A 300VV/150 125 250V 1500W/150 4 40W

Empezamos a calcular los parámetros de la máquina para construir el diagrama equivalente.

Con estos datos podemos obtener la susceptancia B0 y la conductancia G0 .

Cabe destacar que estas mediciones se hicieron del lado de alta tensión, que en nuestro caso es el primario.

Ensayo de cortocircuito

Este consiste en cortocircuitar uno de los arrollamientos y alimentar el transformador por el otro arrollamiento con una tensión reducida tal que la corriente que circula por los arrollamientos sea la corriente nominal de la máquina, tomando la medida del vatímetro obtendremos la potencia que se pierde fundamentalmente en los arrollamientos por efecto joule.

Corriente Tensión (Ve) Potencia

K α I K α V K α P

10A/100 90 9 A 15V/150 96 9,6V 300W/150 36 72W

En este caso también se realizaron las mediciones en el lado de alta tensión (primario), por lo que para hacer el circuito equivalente referido al secundario debemos transformarlo con la relación de transformación “a”.

Conclusión

Para referirlo al secundario debemos tener la contante de transformación y hacer las siguientes conversiones. Siendo “a” = 2,06