Universidad San Luis Gonzaga de Ica Facultad de Ingeniera Mecnica Elctrica Lab. De Maquinas Electricas I Ciclo 2015 - II1

Objetivos:Determinacin de las perdidas en el hierro P(H)(Prdidas por Histresis y Perdidas por corriente foucault) y Perdidas en el cobre (Pcu)

INSTRUMENTOS USADOS EN LA EXPERIENCIA: Multmetro

Fuente de Tensin

Transformador Monofsico

Pinza Amperimtrica

Miliampermetro

Interruptor Termomagnetico

Vatmetro

Cable GPT N16

DESCRIPCION DE LAS EXPERIENCIAS

1.- PRIMERA EXPERIENCIA: Prueba de Vaco:Primero se regula la tensin de la fuente con diferentes voltajes que nos darn y despus se conect con el interruptor termomagntico seguido del vatmetro anlogo y concluye con la conexin al transformador monofsico en los terminales H1 y H2,se dej libre los terminales X1 y X2

Para cada uno de los valores de voltaje que medimos, hallamos una corriente de excitacin (I0). As mismo, con la ayuda del vatmetro calculamos las prdidas que se sufren en el ncleo del transformador (PFe).

Para ello desarrollamos las siguientes ecuaciones para calcular C y K

Donde: Pi = Prdidas en el ncleo Vi = Tensiones en el borne primario del transformador n = Nmero de experiencias C y K = Incgnitas Y posteriormente reemplazar en la formula: P(v)=cekv

2.- SEGUNDA EXPERIENCIA:

Prueba de Cortocircuito:

En esta segunda prueba nos dan diferentes valores pero el procedimiento es similar que la prueba del vaco pero esta vez se hace un puente conectados entre si los bornes X1 y X2

MARCO TEORICO ENSAYOS INDUSTRIALES EN TRANSFORMADORES ELCTRICOS: Los dos ensayos industriales ms comunes que se pueden llevar a cabo para conseguir los parmetros del modelo reducido del transformador son el ensayo en vaco o circuito abierto y el ensayo en cortocircuito. Los circuitos equivalentes de cada uno de los ensayos van a ser los siguientes:

ENSAYO EN VACIO O CIRCUITO ABIERTO: Un transformador funciona en vaco cuando presenta abierto el circuito secundario de utilizacin, es decir, cuando es nula la intensidad de corriente en el bobinado secundario. Tiene como fin de determinar la corriente en vaco (Io), la potencia en vacio (Po) que representa las prdidas en vaco del transformador las cuales resultan de la suma de las prdidas por histresis y corrientes parsitas en el ncleo y el factor de potencia en vacio ( ) Esta prueba se puede efectuar alimentando indiferentemente el devanado primario o secundario del transformador, manteniendo el devanado no utilizado abierto. Tal eleccin est en funcin de la tensin de alimentacin disponible. En el ensayo en circuito abierto el devanado del transformador, generalmente el del lado de mayor tensin (si el transformador es de MT o AT), se deja en circuito abierto y en el otro devanado se aplica la tensin nominal.

Mediante este ensayo se consigue el valor de las prdidas en el hierro del transformador. Las prdidas en vaco son las siguientes:

Puesto que las prdidas en el devanado primario son muy pequeas frente a las perdidas en el hierro (ncleo) se tiene que la potencia medida en la prueba que corresponde a las perdidas en vacio son aproximadamente iguales a las perdidas en el hierro:

Adems con la lectura del vatmetro se puede estimar el factor de potencia del circuito en vacio, el cual ser:

Finalmente la impedancia en vacio Z0 (Que es RP en paralelo con jXM) se puede calcular de la siguiente manera:

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO: En el ensayo en cortocircuito un devanado del transformador, generalmente el del lado de baja tensin, se cortocircuita. En el otro extremo se aplica una tensin inferior a la nominal, tal que haga pasar por el devanado en cortocircuito la corriente nominal del devanado conectado a la fuente de alimentacin. La tensin que se aplica al devanado correspondiente, (que debe ser el de baja tensin si es un transformador de MT o AT), es del orden del 2 al 15 por ciento de la tensin nominal del transformador. Los porcentajes inferiores corresponden a los transformadores de mayor potencia. Dicha tensin recibe el nombre de tensin de cortocircuito, siendo un valor caracterstico del transformador de tensin proporcionado por el fabricante y que se expresa en porcentaje respecto a la tensin nominal.

En esta prueba, la potencia consumida corresponde a las prdidas en el cobre de los dos bobinados, ya que la tensin aplicada en la prueba de cortocircuito suele ser pequea comparada con la nominal, la corriente de la rama de magnetizacin, el flujo en el ncleo y las consecuentes prdidas se pueden despreciar. En tales condiciones se determina la resistencia equivalente del transformador. Mediante este ensayo conseguimos conocer el valor de las perdidas en el cobre del transformador, ya que las prdidas en RP son despreciables frente a R1 y R2.

Adems con la lectura del vatmetro se puede estimar el factor de potencia del circuito en cortocircuito, el cual ser:

Finalmente la impedancia en cortocircuito ZCC (Que es R en paralelo con jX) se puede calcular de la siguiente manera:

Debido a que esta impedancia de cortocircuito es el resultante de los parmetros de R y de X en serie se tiene entonces que:

Cuestionarioa) Relacin de valores tomados en las experiencias efectuadasLos datos obtenidos de la pinza amperimtrica y el vatmetro son los siguientes:

Prueba de vaco perdida en el ncleo

100135150175210220225

0.070.0960.1170.1810.390.490.54

4.98.310.214.524.728.931.1

33.545678.5

47915182536

1.41.912.162.73.23.74.54

Prueba de cortocircuito

b) De la prueba de vaco graficar las curvas de prdidas de potencia Wp( perdidas De la prueba de vaco graficar las curvas de prdidas de potencia Wp( perdidas en el hierro) en funcin de la tensin

c) De las pruebas de vaco graficar las curvas de corriente de vacio en funcin de la tensin

d) Ajuste los valores de tensin y potencia segn su grafica del inciso C a la funcin exponencial P(V) = y halle la potencia de prdidas para los siguientes valores: V=80V y V= 60 V, segn su ajuste (c y k son constantes).

Analizamos las siguientes ecuaciones para calcular: C y K

Dnde:

Pi = Prdidas en el ncleoVi = Tensiones en el borne primario del transformador n = Nmero de experiencias C y K = IncgnitasY luego reemplazarlo en P(V) = De (1) tenemos:Log4.9 + log8.3 + log10.2 + log14.5 + log24.8 + log28.9+log31 = 0.4343k(100+135+150+175+210+220+225)+ 7logC8.125953564=527.6745k + 7logCLogC= (1)De (2) tenemos:100log4.9 + 135log8.3 + 150log10.2 + 175log14.5 + 210log24.8 + 220log28.9 + 225log31=0.4343k(+logC(100+135+150+175+210+220+225)1497.413336=97489.4925k + logC(1215).(2)Reemplazando (1) en (2):1497.413336=97489.4925k + 1215 1497.413336 = 97489.4925k + 173.5714286 (8.125953564 - 527.6745k)1497.413336=97489.4925k + 1410.433369 -91589.2168(k)86.979967=5900.2757kK=0.01474167843Reemplazamos K en (1)LogC= LogC=0.04959225276C=1.120965516Despues de haber obtenido los valores de C y K , reemplazamos en la ecuacin:P(V) = Para V=80v y V=60vP(80)= (1.120965516)= 3.645613471wP(60)=(1.120965516)

e) Cmo se determinan las prdidas en el Ncleo?Las prdidas en el ncleo se determinan midiendo la potencia suministrada en la prueba de vacio en cada devanado (primario y secundario), esto debe de realizarse sin adjuntarse cargas en el devanado secundario.Y con la ayuda del vatmetro podremos hallar las perdidas en el ncleo del transformador para las diferentes cargas o voltajes que deseemos utilizar.Para determinarlas se mide la corriente en primario y su factor de potencia, ambas en vaco. El producto de tensin, corriente, y factor de potencia, es prcticamente igual a las prdidas en el ncleo.

f) Halle el circuito equivalente del transformador referido al primario de sus ensayos realizados

Ensayo en vaco:

Ensayo en cortocircuito:

g) Qu se entiende por flujo de dispersin?El flujo magntico disperso de dispersin es el flujo magntico que no se establece en el interior del circuito magntico del transformador sino que se establece fuera del mismo y genera prdidas.

Por lo general, el flujo de dispersin se establece ms intensamente en los extremos de los arrollamientos (bobinados). Siempre en el diseo de un transformador elctrico ( de cualquier otra mquina elctrica como por ejemplo un motor) se busca que el flujo de dispersin sea el mnimo posible porque este flujo es directamente "prdida" de energa transmitida. j) Qu pasara si el ncleo del transformador fuera de acero slido?Un ncleo de acero solido es un conductor, por consiguiente se induce y va a crear corrientes parasitas o perdidas. Para reducir estas prdidas, usaremos lminas de hierro aisladas entre s; se sugiere que sean laminados para que la induccin sea en la misma direccin que el campo magntico y sea ms eficiente de lo contrario parte de la energa calentara el ncleo si fuese slido.Conclusiones: Observar y diferenciar los ensayos para determinar las perdidas, los cuales estos son : el ensayo de vaco y el ensayo de cortocircuito

Experimentar ms a fondo las prdidas de potencia del transformador, en la prueba de vaco se observaba que el voltaje aumentaba a lo cual aumentaban las perdidas.

En prueba de cortocircuito se determinaba las prdidas que se daban en el devanado del transformador.

Lab.de Maquinas Electricas I