“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA

Facultad Ingenieria Mecánica y Eléctrica

PRACTICA CALIFICADA Nº5

CURSO : LABORATORIO DE MAQUINAS I

DOCENTE : Ing. Carlos Wilfredo Ore Huarcayo

ALUMNOS : Loayza Guerra Jorge Martin

CICLO : VIME-I

Ica – Perú

2011

OBJETIVO GENERAL

Establecer la eficiencia y regulación en el transformador monofásico así como definir las curvas características de regulación y eficiencia.

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MARCO TEORICO

La regulación y la eficiencia son las dos características de mayor importancia en el

funcionamiento de los transformadores. Los cuales son usados en sistemas de potencia

para la transmisión y distribución de energía.

1. Regulación del Transformador Monofásico

La regulación de tensión consiste  en evitar las variaciones de tensión  que  se detectan

en puntos receptores de un sistema de transmisión  o distribución de energía.

El problema de la regulación difiere según se trate de una red de transmisión o una red

de distribución.

La regulación de voltaje es una medida de la variación de tensión de salida de un

transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante varia de

cero a un valor nominal.

2. Eficiencia del Transformador Monofásico

Dependiendo de la aplicación de los transformadores, con frecuencia se usan para

operar las 24 horas por día, aún cuando la carga no sea contínua en el período total de

operación. En estas condiciones un transformador tiene dos conceptos de eficiencia, una

global para condición de plena carga y otro para distintas cargas al día, es decir, la

llamada eficiencia diaria.

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Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía de salida a la energía de

entrada durante el período de 24 horas.

ROCESO EXPERIMENTAL

DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA

Circuito a Utilizar:

Como vemos este el circuito a utilizar para la determinación de regulación y

de la eficiencia, y se puede observar que vamos a utilizar un trafo de corriente para

poder medir con el vatímetro y por ende tendremos que multiplicar por ciertos factores

de corrección.

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X1H1

H2 X2

V V1 V2

A2

J W

Zc

VOLTIMETRO

VOLTIMETRO

221.63220.94223.16112.92

TRANSFORMADOR

H1 H2 X1 X2

- +

VATIMETRO

ALIMENTADOR DE VOLTAJE

Resistencias de carga

En nuestro caso tendremos que corregir con un factor de 15, en donde 3

corresponden al trasformador de corriente y 5 al vatímetro en si.

Colocaremos las resistencias en paralelo una por una para poder medir los

parámetros correspondientes a las cargas y así poder calcular una curva con

respecto a la potencia.

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Cuestionario

1) Cuadro de valores tomados en los ensayos efectuados:

COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 66.1 OHMIOS

I1(amp) P1 (w) V1 (volt) I2 (amp) P2 (w) V2 (volt)

1.08 225 221.5 1.64 195 112.9

COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 54.2 OHMIOS EN PARALELO (29.78 OHM)

2.1 465 223.1 3.52 435 112.9

COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 113.6 OHMIOS EN PARALELO (23.59 OHM)

2.61 590 227.8 4.79 555 112.8

COLOCANDO LA RESISTENCIA DE 115.8 OHMIOS EN PARALELO (19.60 OHM)

3.10 715 228.8 5.67 660 113.2

CALCULAMOS EFICIENCIA POR EL METODO DIRECTO

Eficiencia 1

n = 195225

= 0.867 n1=0.867

Eficiencia 2

n = 435465

= 0.94 n2=0.940

Eficiencia 3

n = 555590

= 0.941 n3=0.941

6

Eficiencia 4

n = 660715

= 0.923 n4=0.923

2) Construir curva eficiencia vs potencia:

100 200 300 400 500 600 7000.82

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

f(x) = − 8.15272946549462E-07 x² + 0.000817338057687289 x + 0.738634851387041

eficiencia

potencia de carga (w)

Aquí vemos como varia la eficiencia con respecto a la carga.

3) Construir curva regulación vs potencia:

Calculamos primero la regulación en cada prueba:

Sabiendo que:

7

δ =

U 1mt

−U 2

U 1mt

x 100

δ1=

221.52

−112.9

221.52

x 100 = 1.94

δ2=

223.12

−112.9

223.12

x 100 = 1.21

δ3=

227.82

−112.8

227.82

x 100 = 0.965

δ2=

228.82

−113.2

228.82

x 100 = 1.049

8

Ahora haremos el cuadro de regulación de voltaje y de potencia

100 200 300 400 500 600 7000

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 2.118677817603E-08 x³ − 2.232855436081E-05 x² + 0.004413458781362 x + 1.77132150537636

regu

laci

on

potencia de carga (w)

4) Con los datos obtenidos de la prueba en cortocircuito y de vacío en la práctica anterior, calcular la eficiencia y la regulación por el método de corto circuito para factor de potencia de 0.8 inductivo, 0.85 capacitivo y resistivo.

Sabiendo que:

r = { Vcc 1x cos (φcc−θl )

V 1 + Vcc2 x (sen ( φcc−θl ))2

V 12 x 2}

De la práctica anterior sabemos que:

Vcc1= 6.95 volt

9

V1 =220 volt

Hallamos φcc

φcc = cos−1( PccUcc x Icc

)=cos−1( 246 . 95 x 4 .56

)

φcc = 40.77º

Ahora calculamos para un factor de 0.8 inductivo:

θl = cos−1 0.8

θl = 36.87º

Reemplazando:

r = { 6.95 x cos (40.77−36.87)

220 + 6.952 x (sen (40.77−36.87 ))2

2202 x 2}

r = 0.0315

r = 3.15 %

Ahora calculamos para un factor de 0.8 capacitivo:

θl = cos−1 0.8

θl = -36.87º

Reemplazando:

10

r = { 6.95 x cos (40.77+36.87)

220 + 6.952 x (sen (40.77+36.87 ))2

2202 x 2}

r = 6.76x10−3

r = 0.677 %

Ahora calculamos para un factor resistivo:

θl = cos−11

θl = 0

Reemplazando:

r = { 6.95 x cos (40.77)

220 + 6.952 x sen (40.77 )2

2202 x2 }

r = 0.024

r = 2.4%

5) Un transformador monofásico de 125 KVA, 3000/380 v ,50 hz. Ha dado los siguientes resultados en unos ensayos:Ensayo en vacio : 3000 v, 0.8 A ,1000 w.

Ensayo en cortocircuito : 10v, 300 A ,750 w.

Hallar los componentes de la corriente en vacio.

Cos θv = Pfe

Vn x I v = 1000

3000 x 0.8 = 0.41667

θv = cos−1 0 . 41667 = 65.379º

Ir = Cos θv x Iv= 0.41667x 0.8 = 0.333333

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Ir = 0.3333

Im= Sen θv x Iv= 0.90908x 0.8 = 0.727266

Im = 0.727266

Potencia de perdidas en el hierro y de perdidas en el cobre a plena carga.

La potencia de perdidas en el hierro se mantiene es la misma

Pfe =1000 w

La potencia de perdidas en el cobre se halla de la siguiente manera:

Cos θcc = Pcu

Vcc x I cc=750

10 x 300 = 0.25

θcc = cos−1 0.25

θcc = 75.52ºAhora lo hallamos a plena carga

Pcu = Vcc x Icc x cos θcc

Pcu =380 x 300 x 0.25

Pcu =28.5 kva

Eficiencia a plena carga con fdp unidad ,0.8 inductivo ,0.8 capacitivo

n % =SCxc osφ

SCcosφ+Pfe+C2 Pcc x 100

A plena carga c=1

Para factor de potencia igual a la unidad:

n % =125000 x1 x1

125000 x 1 x 1+1000+12 x 750 x 100

12

n % =98.62 %

Para factor de potencia igual a la 0.8 inductivo:

n % =125000 x1 x 0.8

125000 x 1 x 0.8+1000+12 x750 x 100

n % =98.28%

Para factor de potencia igual a 0.8 inductivo:

n % =125000 x1 x 0.8

125000 x 1 x 0.8+1000+12 x750 x 100

n % =98.28 %

6) Porque es importante la regulación y eficiencia en los transformadores

La regulación es importante porque algunos artefactos eléctricos no toleran la

caída de tensión en rangos muy elevados y se pueden dañar es por eso que se

regula la tensión de los artefactos eléctricos y maquinas.

La eficiencia es importante porque se relaciona con el rendimiento del

transformador, cuando la eficiencia es levada quiere decir que su rendimiento va

a ser optimo.

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Conclusiones

La conclusión a la que se puede llegar cuando se obtiene la eficiencia para

diferentes cargas se notan en el grafico, que a mayor carga que se utiliza mayor

será la eficiencia con que trabaja el transformador.

La regulación es de suma importancia ya que mediante esta se observa y

controla el estado de los artefactos eléctricos y maquinas.

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