informe lab maquinas experiencia n1

UNIVERSIDAD DEL BIO- BIOFacultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

INFORME N°1

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS.

Experiencia Nº 1: Transformadores: Comportamiento en Vacío.

Profesor: Nazario Venegas. Integrantes: Carlos Ramírez. Edgardo Aburto. Juan Carlos Lobos Fecha: Martes 10 de abril de 2012.

UNIVERSIDAD DEL BIO- BIOFacultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

INTRODUCCION

El uso de los transformadores cobra gran importancia en la vida diaria, su utilización en el campo industrial y domestico ha ido simplificando nuestras vidas y es gracias a ellos que podemos cambiar la amplitud de voltaje, aumentándola para ser mas económica la transmisión y luego disminuyéndola para una operación más segura de los equipos.La primera experiencia de esta asignatura aborda la inspección de los transformadores (monofásico y trifásico), debemos registrar y visualizar cada característica técnica y constructiva de estos equipos. Luego realizaremos y analizaremos el ensayo de vacío de un transformador trifásico, realizando 3 conexiones distintas en el devanado del primario; conexión delta, estrella con neutro a tierra y estrella con neutro flotante.Con los ensayos se tomaran datos de voltajes, corrientes, potencia y porcentaje de armónicos, nuestro trabajo será analizar y comparar cómo afecta el valor de estos parámetros los diferentes tipos de conexión. Con los datos además se obtendrá la impedancia de excitación del transformador en estudio.

NOMBRE DE LA EXPERIENCIA

Transformadores: Comportamiento en vacio.

OBJETIVOS

Comprender aspectos constructivos de los transformadores y su comportamiento en vacío.

Página | 2Laboratorio de Máquinas Eléctricas Primer Semestre 2012


TRABAJO DE LABORATORIO

1 Inspeccione un transformador trifásico de columnas (del laboratorio) de 3KVA, con bobinas de 220 Volt y 110 Volt, anotando todo lo relevante.

Identificación del transformador: Transformador Trifásico 3 KVA.Marca: Power Tronic Equipment Ltda.Datos de placa:

Modelo 9-0362-041° Volt 380 WYE2° Volt 110/220 ∆2° (A) 15.8/17.9Hz 50 VA 3000T° Rise °C 80

Aspectos constructivos:

Este transformador es de tamaño mediano con forma casi cubica, es de núcleo acorazado posee un devanado primario de 380 volts y dos devanados secundarios de 110 volts lo cual permite obtener una salida de 110 volts o una de 220 volts según se requiera. Posee un sistema de refrigeración por medio de aire, ya que tiene ambas caras laterales descubiertas. Además se han dispuesto cuatro ruedas en la parte inferior para un mejor desplazamiento por el laboratorio. Todos estos aspectos han sido modificados para facilitar las experiencias de los alumnos.

Cantidad de bobinas primarias: 3Cantidad de bobinas secundarias: 6Fotos:



2 Inspeccione un transformador monofásico industrial, 15000/230 Volt, 5 KVA, anotando todo lo relevante.

Identificación del transformador: Transformador Monofásico Industrial.Marca: Tusan Ltda.Datos de placa:

Elevación máxima de temperatura.

Liquido aislante 60 °C Estanque Sellado

Enrollado 65°C Liqui. aislado 25 Lts

Sobre AMB 40°C Peso total 82 Kg

Alt. Máxima 1000 m N° de placa N7 852.022

Nivel de aceite 55mm desde el borde superior estanque.


Alta tensión

Tensión nominal 13200

Conmutador Volts

1

2345

15180

14520

13850

13200

12540

Baja Tensión

231 V


Aspectos constructivos:

Este transformador posee una forma cilíndrica con los bornes de conexión sobresalientes en la parte superior, siendo los más sobresalientes los de alta tensión y los de baja tensión notoriamente más pequeños, su tamaño es notoriamente mayor al transformador visto en el laboratorio por lo mismo su potencia debe ser superior, posee sistema de refrigeración mediante aceite, de esta forma mantiene estable su temperatura interna. Estos tipos de transformadores llamados también de mochila es usado principalmente en sectores rurales ya que su potencia y tamaño cumplen las condiciones ideales.

Cantidad de bobinas primarias: 1Cantidad de bobinas secundarias: 1Fotos:

Diferencias constructivas con respecto al transformador anterior:

Podemos establecer diferencias constructivas a simple vista, entre ellas la más notoria para nosotros fue el tamaño. El transformador monofásico Tusan posee un mayor tamaño que el transformador trifásico lo que está directamente relacionado con su potencia. Los bornes de conexión se ven disminuidos ya que solo posee 2 bornes de entrada y dos bornes de salida , el tamaño de los mismo también presenta variaciones ya que el transformador monofásico tiene bornes bastante más grandes , en especial sus bornes de alta tensión que sobresalen en su parte superior. Su forma presenta un cambio radical, siendo en un caso cilíndrico (monofásico) y forma casi cubica (trifásico). Los distintos tipos de refrigeración también marcan tendencia, ya que la refrigeración por aceite permite estar completamente sellado, en cambio por aire implica tener dos caras abiertas del transformador 3Ø.



3 Actividad experimental: Con las conexiones indicadas en cada caso obtener valores corriente, voltaje, y porcentaje de armónicos.

Materiales utilizados para en montaje: Transformador 3Ø tipo acorazado, Breaker tripolar 30 A, Fuente modular trifásica, Terminales de diferentes medidas.Instrumentos utilizados: Analizador Industrial Fluke 41B, Multitester Fluke 79 III.

A. Primario en delta.

Esquema de conexión del transformador a V nominal y f nomina:

Datos Obtenidos:

V12 219 VV23 213 VV31 221 V

I (A) h =1 h =3 h =5 h =7 h =9 h =11 h =13 h =15L1 3.23 90.1% 42.5% 7.1% 4.0% 0.3% 1,5% 0.1% o.6%L2 3.33 90.1% 40.6% 6.8% 3.1% 6.6% 1.4% 0.1% 0.6%L3 5.8 89.7% 43.4% 7.1% 3.5% 0.3% 1.4% 0.1% 0.4%



B. Primario en estrella, con neutro a tierra

Esquema de Conexión del transformador a V nominal y f nomina:

Datos Obtenidos:

V12 379 VV23 372 VV31 373 V

I (A) h =1 h =3 h =5 h =7 h =9 h =11 h =13 h =15L1 0.47 94.5% 31.3% 5.5% 3.2% 2.2% 0.7% 0.2% 0.3%L2 3.4 88.2% 45.7% 11.3% 1.1% 0.7% 1.4% 0.4% 0.5%L3 3.26 88.3% 45.6% 11% 1.4% 0.3% 1.3% 0.1% 0.5%



C. Primario en estrella, con neutro flotante

Conexión del transformador a V nominal y f nomina:

Datos Obtenidos:

V12 376 VV23 371 VV31 380 V

I (A) h =1 h =3 h =5 h =7 h =9 h =11 h =13 h =15L1 0.37 97.9% 13.5% 11.3% 7.2% 4.7% 1.6% 1.7% 0.9%L2 3.3 88.6% 44.4% 12.9% 1.9% 0.5% 1.4% 0.2% 0.4%L3 3.27 88.2% 45.5% 12.7% 2.1% 0.5% 1.4% 0.2% 0.5%



Observaciones y Análisis de los resultados obtenidos:

Ensayo N°1 “Primario en delta”:

Ensayo N°2 “Primario en estrella, con neutro aterrizado”:



Ensayo N°3 “Primario en estrella, con neutro flotante”



4 Calcular impedancia (de excitación) por fase y exprésela, también, como admitancia (de excitación) por fase.

Formulas para los cálculos:

Datos de ensayos:

Ensayo Voltaje (V) Corriente (A) Potencia (W)

Primario en delta 217 4.12 1020

Primario en estrella con neutro a tierra

374 2.37 960

Primario en estrella con neutro flotante

375 2.31 930

Ensayo 1:



Ensayo 2:

Ensayo 3:



ANALISIS Y CONCLUSIONES:

En las experiencias realizadas en el laboratorio: Aspectos constructivos y comportamiento en vacío, es posible establecer distintas conclusiones respecto.

El objetivo principal planteado es el análisis de la forma de onda de la señal de corriente entrante al transformador, fue importante comparar la variación existente en las armónicas bajo las tres distintas conexiones.

Es importante destacar que los armónicos se producen cada vez que las cargas conectadas son no lineales y que provocan en consecuencia corrientes o tensiones de frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental de la alimentación. En nuestra experiencia, dado que no tenemos cargas conectadas, se puede decir que lo más seguro es que los armónicos registrados se puede deben a la contaminación de la red y a las chapas del transformador.

Para la conexión en delta las componentes primera y tercera fueron las que más resaltaron (lo cual es visible en el grafico presentado en el desarrollo). Desde la quinta armónica en adelante los valores obtenidos fueron pequeños por lo cual no hemos graficado todos ellos.

En conexión en estrella con neutro a tierra la armónica las mayores fueron la primera, tercera y quinta. Para esto esta conexión habría sido recomendable aumentar la sección del conductor neutro o en su defecto haber instalado algún filtro de forma de haber disminuido el fenómeno. Todo ello beneficia al buen estado y funcionamiento de la maquina.

Finalmente, la conexión estrella con neutro flotante deberá significar una mayor presencia de armónicos con respecto a la conexión estrella con neutro a tierra.

En resumen, cualquier tipo de maquina eléctrica se verá afectado por las componentes armónicas no importando la conexión que esta tenga (aunque algunas de estas son mayores o menores). Cabe destacar que los transformadores no utilizan esta conexión toda vez que estas perjudicaría a las cargas que dependan de la tensión entregada por estos transformadores, ya que al no tener por donde evacuar esa corriente que está presentando el sistema como algo no deseado, estas tenderán a elevar la tensión en unas fases dejando a la otra con una tensión reducida.


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