perdidas en los devanados en transformadores monofasicos

8/10/2019 perdidas en los devanados en transformadores monofasicos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

LABORATORIO 2: PERDIDAS

ELCTRICAS DE LOS DEVANADOS

DEL TRANSFORMADORMONOFSICO DE POTENCIA

ESTUDIANTE: MIGUEL LEONCIO NAVARRO ROJASCURSO: LAB. DE MQUINAS ELCTRICAS 1

DOCENTE: ING. MOISES TANCCA VILLANUEVA

AREQUIPA- PERU


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LABORATORIO 2: PERDIDAS ELCTRICAS DE LOS DEVANADOS DEL

TRANSFORMADOR MONOFSICO DE POTENCIA

Laboratorio De Maquinas Elctricas 1

PRDIDAS ELCTRICAS DE LOS DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR

MONOFSICO DE POTENCIA.

I. OBJETIVOS

a) Determinar experimentalmente las perdidas elctricas de losdevanados, la tensin de corto circuito y corriente de corto circuito de

falla.

b) Comprobar experimentalmente el concepto de inductancia de

dispersin.

c) Determinar los parmetros mediante los ensayos de vaco y corto

circuito del transformador.

d) Determinar experimentalmente la relacin de transformacin en relacin

a sus corrientes.

II. INTRODUCCIN

Ensayo de cortocircuito del transformador monofsico

Consiste en conectar uno de los bobinados del transformador a una fuente

de tensin alterna y cortocircuitar el otro bobinado. Se mide tensin,

corriente y potencia.

UCC

I1(nominal)

Si se toma como referencia el circuito equivalente reducido referido al

primario se pueden determinar los parmetros Rey Xe

Re1 X e1

G0B0UCC

I1

I0

Dado que UCCes un valor muy bajo (


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2

1

11

2

1

I

PRRIP CueeCu ; 1IUS CCCC

22

CuCCCC PSQ

211 I

Q

X

CC

e

El parmetro Ucc obtenido en el ensayo de cortocircuito expresado como

un porcentaje de la tensin nominal del lado de ensayo es la tensin de

cortocircuito en por ciento.

100%

n

CC

CC

U

UU

Este valor es una medida de la impedancia del transformador referida e la

impedancia nominal que se conoce con el nombre de impedancia

equivalente en por ciento.

%100100%e

n

e

nn

nCC

CC Z

Z

Z

IU

IUU

En los transformadores se utiliza mucho los parmetros expresados en

forma porcentual para poder independizarlos del lado de anlisis (primario o

secundario). Se denomina cada porcentual resistiva e inductiva a las

expresiones:

100%

n

ne

R

U

IRu ; 100%

n

ne

X

U

IXu

III. MATERIALES, INTRUMENTOS DE MEDICIN Y EQUIPOS

tem Cantidad Descripcin1 1 Regulador de tensin monofsica (variac) 220 V, 5A

2 1Transformador de potencia monofsico: 220 V, 110

V, 60Hz. 350 VA, 500 VA 1000 VA,

3 1 Ampermetro de c.a. 5 A, 1 A

4 1 Voltmetro de c.a. de 150 V, 300V

5 1 Vatmetro 1A, 120; 5 A, 240 V, 5A, 120V;25 A,

6 1 Frecuencmetro de 220 V


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7 1 Osciloscopio de 2 canales, 2 terminales de tensin

8 1 Microohmmetro MPK5 (o puente Wheastone)

9 1 Restato o resistencia de 11 , 8 A.

10 1 Multitester para verificacin de circuitos

11 1 Kit de cables flexibles AWG 14 2.5 mm2

12 1 Termmetro de mercurio

IV. PROCEDIMIENTO

a) Medicin de la resistencia de los devanados a temperatura ambiente

(en frio)

1. De acuerdo a los manuales del micrmetro realizar las mediciones

de la resistencia en corriente continua de cada uno de los

bobinados, teniendo en cuenta la temperatura ambiente y que el

transformador a ensayar no haya sido utilizado antes de la prctica.

0 [oC] Rcd1 [] Rcd2 []

19 0.585 1.954

75 0.714 2.385

Kt=(234.5+Tx)/(234.5+Ta)=(234.5+75)/(234.5+19)=1.2209

Para el devanado de 110V R=Kt*Ra=1.2209*0.585=0.7142


b) Lectura de los datos de la prueba de corto circuito y tensin de corto

circuito:

2. Montar el circuito de la figura 1 para alimentar una de las bobinas, ellado de AT conectar al regulador de tensin de corriente alterna

(c.a.). Tener cuidado de utilizar instrumentos de medicin que

soporten la capacidad de corriente nominal del bobinado.

3. Una vez verificado el montaje del circuito por el instructor, energizar

el circuito con el regulador de tensin c.a. ajustando corriente desde

0 hasta 120% del valor nominal de la corriente en el lado de AT.

Luego reducir este valor hasta llegar a 0 V. Medir y registrar un


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juego de 10 lecturas de los instrumentos de mediacin de c.a. en la

siguiente tabla.

A1 V

Vatmetro

A2 fdiv Cw W

1 1.93 8.6 17 0.2 3.4 3.75 60

2 1.8 8.1 14.5 0.2 2.9 3.47 60

3 1.6 7.2 11.5 0.2 2.3 3.1 60

4 1.4 6.4 9 0.2 1.8 2.7 60

5 1.2 5.4 6.5 0.2 1.3 2.3 60

6 1 4.3 4 0.2 0.8 1.82 60

7 0.8 3.4 3 0.2 0.6 1.46 608 0.6 2.5 1.5 0.2 0.3 1.06 60

9 0.4 1.7 0.9 0.2 0.18 0.73 60

10 0.24 1.02 0.3 0.2 0.06 0.45 60

4. Despus de la lectura de datos, energizar nuevamente el circuito

con el regulador de tensin c.a. ajustando corriente 120% del valor

nominal de la corriente en el lado de AT y dejarlo por unos 15

minutos hasta que se sienta que transformador est caliente. De

acuerdo a los manuales del micrmetro realizar las mediciones de la

resistencia en corriente continua de cada uno de los bobinados.

Calcule y complete la temperatura de los bobinados.

A1 Vvatmetro

A2 fDiv Cw W

1 1.6 7.2 11.5 0.2 2.3 2.95 60

0 [oC]Rcd1 []

baja

Rcd2 []

alta

40.7 0.635 2.124

En el lado de baja tensin

Si R=Kt*Ra Kt=R/Ra=0.635/0.585=1.0855

Usamos Kt=(234.5+Tx)/(234.5+Ta)


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1.0855=(234.5+Tx)/(234.5+19) entonces Tx=40.6742 C

5. Tenga en cuenta este transformador de potencia para realizar los

siguientes ensayos de desempeo bajo carga, autotransformador,

paralelo de transformadores, etc. (marcar el trafo).

c) Determinacin experimental de la relacin de transformacin mtodo

directo en funcin de corrientes:

6. Montar el circuito de la figura 1 para alimentar una de las bobinas, el

lado de AT conectar al regulador de tensin de corriente alterna

(c.a.). Incluir un ampermetro en el lado primario y el lado

secundario.

7. Una vez verificado el montaje del circuito por el instructor, energizar

el circuito con el regulador de tensin c.a. ajustando la corriente

hasta llegar al valor nominal de la corriente del lado de AT. Medir y

registrar las lecturas de los instrumentos de medicin de c.a.

Ica1=1.6 Ica2=3.1 Calcular la relacin de transformacin a=

1.9345

Ica1=1 Ica2=1.82 Calcular la relacin de transformacin

a=1.82

V. CUESTIONARIO PARA LA DISCUSIN DE RESULTADOS

1. Explique, que es inductancia de dispersin y como se calcula con

los datos experimentales?

La inductancia de dispersin del transformador se encuentra

directamente relacionada con la energa almacenada en los devanados

Es una caracterstica de todo transformador en frecuencias bajas o altas

dependiendo del material.

Es una caracterstica propia de las lneas de fuerza que no envuelven al

ncleo o que se pierden

2. De algunas diferencias entre inductancia de dispersin,

autoinductancia e inductancia mutua.

La inductancia de dispersin a diferencia de la inductancia mutua que

es aquella que se produce cuando dos bobinas que estn lo

suficientemente cercas , y la inductancia propia no produce perdidas en

el cobre debido a que se dispersan fuera del rea del mismo


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3. Porque se prefiere realizar la prueba de vaco por el lado de AT.

Fundamente sus respuestas.

Debido a que al realizar la prueba en el lado de baja tensin se

requerira alcanzar corrientes nominales altas para que se cumpla la

relacin V*I. por ello se prefiere realizar las pruebas en el lado de alta

tensin ya que solo se requiere niveles bajos de corrientes asegurando

as la seguridad en la experiencia o medicin

4. Tabular todos los valores registrados de la prueba de corto circuito

y calcular el ngulo de desfase entre la tensin y corriente de

corto circuito, la resistencia y reactancia de corto circuito.

Corriente Voltaje Potencia angulo resistencia reactancia

1.6 7.2 2.3 78.4833612 0.8984375 4.409400193

1.4 6.4 1.8 78.4108406 0.91836735 4.478231861

1.2 5.4 1.3 78.4269579 0.90277778 4.408513614

1 4.3 0.8 79.2778641 0.8 4.224926035

0.8 3.4 0.6 77.2564309 0.9375 4.14530985

0.6 2.5 0.3 78.4630573 0.83333333 4.082482905

0.4 1.7 0.18 74.6505385 1.125 4.098399078

0. 24 1.02 0.06 75.8123882 1.04166667 4.120367769

5. Trazar o graficar la curva caractersticas de Vcc vs Icc y Wcc vs Ucc en

escala adecuada o en papel milimetrado.

Vcc vs Icc

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 2 4 6 8

Corrient

e

Voltaje


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Wcc vs Ucc

6. De acuerdo al Norma IEC-5, la resistencia y las prdidas de corto

circuito debe ser corregida a la temperatura de 75 oC. Realiza esa

correccin.

0 [oC] Rcd1 [] baja Rcd2 [] alta

19 0.585 1.954

75 0.714 2.385

Kt=(234.5+Tx)/(234.5+Ta)=(234.5+75)/(234.5+19)=1.2209



Para las prdidas de cortocircuito aplicamos la expresin:

Padicionales=Pcu-I^2*Ra=2.3-1.6^2*0.585=0.8050

Pcu(75C)=I^2*R(75C)+Padici/Kt=2.3^2*0.714+0.8050/1.2209=4.4364

7. Con los datos del punto 5.6. y del informe anterior (ensayo de

vaco) calcular los parmetros del circuito equivalente exacto

referidos al primario, y otro referido al secundario.

Referido al primario

Rfe=537.31, X= 183.7

R1=0.898, X1=4.409

R2=0.585

R2=m^2*R2=1.93^2*0.585=2.1791

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Potencia

Voltaje


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8. Con el circuito equivalente trazar el diagrama vectorial del

transformador a plena carga con factor de potencia en atraso de

0.8.

9. Con ayuda de programa de simulacin o clculo numrico trazar

las curvas caractersticas de eficiencia vs potencia de carga con

factor de potencia de 0.8 en atraso, 1.0 y 0.8 en adelanto.

VI. INVESTIGACIN COMPLEMENTARIA

1. Investigue y calcule como seria su placa de caractersticas del

transformador ensayado.

Snominal=500VA

Relacin de transformacin=110V/220V

2. Investigue como son las caractersticas del regulacin en funcin

al ngulo de desfase de la carga, demuestre si existe regulacin

cero, regulacin mxima y regulacin negativa?


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La regulacin de voltaje es una medida de la variacin de la tensin de salida de un

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

vara desde cero a un valor nominal

Esta dado por:

Para que exista regulacin cero el voltaje en vaco debe ser igual al

voltaje nominal

Pero para que exista regulacin negativa el voltaje nominal debe ser

mayor al voltaje en vaco

Dndose solo en cargas capacitivas.

La regulacin ser mxima mientras ms perdidas haya en el devanado

secundario

3. Que es el efecto piel de los conductores y como se evita en el

diseo de transformadores de potencia.

En un conductor, la circulacin de una corriente se distribuye en la

superficie de su seccin de acuerdo a la frecuencia. En corriente

continua o alterna de muy baja frecuencia, toda la seccin conduce. A

medida que la frecuencia aumenta, la circulacin slo se produce porlas zonas exteriores del conductor. A frecuencias muy altas, slo

conduce la superficie exterior. Esto se conoce como efecto Piel. Este

fenmeno hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea

mayor que la resistencia hmica o de corriente continua. Este efecto es

el causante de la variacin de la resistencia elctrica, en corriente

alterna, de un conductor debido a la variacin de la frecuencia de la

corriente elctrica que circula por ste.

Una forma de mitigar este efecto es el empleo en las lneas y en losinductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado

por muchos conductores de pequea seccin aislados unos de otros y

unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de

la zona de conduccin efectiva.


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VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Observaciones

- Se considera la temperatura a referir 75C ya que a esa temperatura

el aislamiento de las espiras comienza a tener fallas

- Se deber medir la temperatura ambiente para poder referirlo

analticamente a la temperatura de 75C

- Deber utilizarse solo instrumentos analgicos debido a su elevada

precisin

Conclusiones

- Concluimos que para realizar una prueba exitosa deber de medirse

desde el lado de alta tensin para que las corrientes nominales sean

manejables y estn dentro del rango de los instrumentos

- Las prdidas del transformador debido a la resistencia de los

devanados van a ser mayores o menores que las prdidas del

ncleo dependiendo del material ferromagntico, de la calidad del

aislamiento y de las secciones de los conductores.

- La potencia activa absorbida a frecuencia nominal cuando la

corriente nominal fluye a travs de los terminales de lnea de uno de

los devanados estando los terminales del otro en cortocircuito se

conoce como perdidas en el cobre.- La corriente de cortocircuito de un transformador vendr limitada por

las resistencias de sus devanados y por las reactancias de

dispersin del primario y secundario.

- El ensayo de cortocircuito sirve para determinar globalmente las

prdidas en el cobre y las adicionales. Estas ltimas son debidas a

distorsiones del flujo magntico, distribucin no uniforme de la

corriente en los conductores

VIII. BIBLIOGRAFIA

- http://www.unicrom.com/

- http://www.ingelec.uns.edu.ar/

- Maquinas Elctricas. Biela Bianchi
http://www.unicrom.com/http://www.ingelec.uns.edu.ar/http://www.ingelec.uns.edu.ar/http://www.unicrom.com/

perdidas en los devanados en transformadores monofasicos

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