transformador monofásico prueba de carga

7/23/2019 Transformador monofásico prueba de carga

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TEMA: Transformador Monofásico regulación con carga R, Ly C

1.- OBJETIVOS:

Analizar al transformador monofásico en carga Familiarizarse e identicar los bancos de carga resistiva, inductiva y

caacitiva !bservar la regulación del transformador a diversos niveles de carga

R, L y C

MARCO TEÓRICO:

TRANSFORMADOR

Los transformadores son disositivos electromagn"ticos estáticos #ue

ermiten artiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtenerotra tensión alterna mayor o menor #ue la anterior en la salida deltransformador$

%ermiten as& roorcionar una tensión adecuada a las caracter&sticas de losrecetores$ Tambi"n son fundamentales ara el transorte de energ&ael"ctrica a largas distancias a tensiones altas, con m&nimas erdidas yconductores de secciones moderadas$

FUNCIONAMIENTO:

Constan esencialmente de un circuito magn"tico cerrado sobre el #ue searrollan dos bobinados, de forma #ue ambos bobinados están atravesadosor el mismo 'u(o magn"tico$ )l circuito magn"tico está constituido *arafrecuencias industriales de + -z. or c/aas de acero de oco esesorailadas, ara evitar las corrientes arásitas$

)l bobinado donde se conecta la corriente de entrada se denomina rimario,y el bobinado donde se conecta la carga 0til, se denomina secundario$

La corriente alterna #ue circula or el bobinado rimario magnetiza eln0cleo de forma alternativa$ )l bobinado secundario está as& atravesado or

un 'u(o magn"tico variable de forma aro1imadamente senoidal y esta

2



variación de 'u(o engendra or la Ley de Lenz, una tensión alterna en dic/obobinado$

TRANSFORMADOR MONOFÁSICO:

Los transformadores, como la mayor&a de las má#uinas el"ctricas, disonende un circuito magn"tico y dos circuitos el"ctricos$ 3obre el n0cleomagn"tico, formado or c/aas ailadas, van arrollados dos bobinados #uese denominan rimarios y secundarios$

Al conectar el bobinado rimario de 42 esiras a una tensión alterna, se creaun 'u(o magn"tico alterno$ )ste 'u(o magn"tico, #ue se establece en todo elcircuito magn"tico, recorre el bobinado secundario de 45 esiras induciendoen "l una fuerza electromotriz roduciendo la tensión en bornes 65$ A larelación de tensiones entre el rimario y secundario se le llama relación detransformación, ara un transformador ideal se cumle7

8ónde7 m 9 relación de transformación 62 9 tensión del rimario *6. 65 9 tensión del secundario *6. 42 9 n0mero de esiras del rimario 45 9 n0mero de esiras del secundario

5



%otencia aarente

La otencia aarente *tambi"n llamada comle(a. de un circuito el"ctrico decorriente alterna es la suma *vectorial. de la energ&a #ue disia dic/ocircuito en cierto tiemo en forma de calor o traba(o y la energ&a utilizadaara la formación de los camos el"ctricos y magn"ticos de suscomonentes #ue 'uctuara entre estos comonentes y la fuente de energ&a$

)sta otencia no es la realmente consumida :0til:, salvo cuando el factor de

otencia es la unidad (cos φ=1), y se;ala #ue la red de alimentación de uncircuito no sólo /a de satisfacer la energ&a consumida or los elementosresistivos, sino #ue tambi"n /a de contarse con la #ue van a :almacenar:bobinas y condensadores$ 3e la designa con la letra S y se mide envoltamerios (VA)$

3u fórmula es7

%otencia activa

)s la otencia #ue reresenta la caacidad de un circuito ara realizar unroceso de transformación de la energ&a el"ctrica en traba(o$ Los diferentesdisositivos el"ctricos e1istentes convierten la energ&a el"ctrica en otrasformas de energ&a tales como7 mecánica, lum&nica, t"rmica, #u&mica, etc$)sta otencia es, or lo tanto, la realmente consumida or los circuitos$Cuando se /abla de demanda el"ctrica, es esta otencia la #ue se utiliza

ara determinar dic/a demanda$

<

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia


http://es.wikipedia.org/wiki/Voltiamperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_(f%C3%ADsica)




http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor



3e designa con la letra P y se mide en vatios ()$ 8e acuerdo con sue1resión, la ley de !/m y el triángulo de imedancias7

Resultado #ue indica #ue la otencia activa es debido a los elementosresistivos$

%otencia reactiva

)sta otencia no tiene tamoco el carácter realmente de ser consumida ysólo aarecerá cuando e1istan bobinas o condensadores en los circuitos$ Laotencia reactiva tiene un valor medio nulo, or lo #ue no roduce traba(o0til$ %or ello #ue se dice #ue es una otencia devastada *no roduce vatios.,se mide en voltamerios reactivos (VAR) y se designa con la letra !$

F"c#o$ %& Po#&'c"

)l llamado triángulo de otencias es la me(or forma de ver y comrender de formagráca #u" es el factor de otencia o coseno de => *Cos . y su estrec/a relacióncon los restantes tios de otencia resentes en un circuito el"ctrico de corrientealterna$

?

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia


http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia




Como se odrá observar en el triángulo de la ilustración, el factor deotencia o coseno de => *Cos . reresenta el valor del ángulo #ue seforma al reresentar grácamente la otencia activa *P. y la otenciaaarente *S., es decir, la relación e1istente entre la otencia real de traba(oy la otencia total consumida or la carga o el consumidor conectado a uncircuito el"ctrico de corriente alterna$ )sta relación se uede reresentartambi"n, de forma matemática, or medio de la siguiente fórmula7

)s un indicador del correcto arovec/a@miento de la energ&a el"ctrica$ )lFactor de %otencia uede tomar valores entre y 2, lo #ue signica #ue7

1

Muy malo *+, e1celente

%or e(emlo, si el Factor de %otencia es ,+ (valor mínimo exigido por la

EPESF) indica #ue del total de la energ&a abastecida or la 8istribuidora sóloel + B de la energ&a es utilizada or el Cliente mientras #ue el + B restantees energ&a #ue se desarovec/a$

)n los artefactos tales como lámaras incandescentes *focos., lanc/as,calefón y estufas el"ctricas, toda la energ&a #ue re#uieren ara sufuncionamiento se transforma en energ&a lum&nica o energ&a calórica, en

estos casos el Factor de %otencia toma valor 2 *2 B energ&a activa.$

.- E!UIPO:

E/0o /#2"%o

Fuente (a AC TransformadorMonofásico

+



6at&metro Analógico 6olt&metros yAmer&metros

Cables conectores 3itc/

• Danco de resistencias trifásico$• Danco de inductancias trifásico$• Danco de caacitancias trifásico$• Amer&metro

E



3.- PROCEDIMIENTO:

<$2$ 6ericar #ue el interrutor del circuito de carga est" en estado abierto

<$5$ Realizar las cone1iones del diagrama de la gura <$2 manteniendo elcircuito sin energ&a

<$<$ Colocar el selector del Danco de Resistencias en su osición MGHMA Ren terminales, e#uivalente a m&nima corriente

<$?$ Alimentar el Circuito %rimario con una tensión nominal deltransformador *62., el mismo #ue se debe mantener constante a lo largo detodo el e1erimento$ Cierre el interrutor T<

<$+$ Cerrar el interrutor de la carga

<$E$ Hncrementar la Carga del transformador con el cursor del banco deresistencias de manera #ue se roduzcan incrementos de corriente de $+Amerios *H2., /asta un má1imo de ?$+ Amerios

<$I$ Tomar lecturas de 62, H2, 65 y H5

<$J$ Aagar la fuente

<$$ Abrir el interrutor de la carga y reemlace el banco de resistencias oruno de inductancias, con el selector en la osición cero *., active la fuentey cierre el interrutor de la carga

<$2$ Hncrementar la carga del transformador con el selector de lainductancia utilizada desde la osición /asta la E, tome lecturas de 62, H2,65 y H5$ *6eri#ue en cada medición #ue la tensión de entrada seaconstante.$

4. CUESTIONARIO

TABU5ACIÓN DE DATOS:

CAR6A RESISTIVA

V1 7V8 V 7V8 I1 7A8 I 7A8 P1 78

I



22+ 5

22+ 2,+ 2,I 2+

22+ JJ 2,I+ 5 2J

22+ JJ 5,2 5,+ 55+

22+ JI,+ 5,+ < 5E+

22+ JE 5,I <,+ <2

CAR6A CAPACITIVA

NIVE5 V1 7V8 V 7V8 I1 7A8 I 7A8 P1 78

!FF 22+ ?,5

2 22+ <

5 22+ <,+ ,I ,I 2

< 22+ ? 2,5 2,5+ 2

? 22+ ? 2,? 2,J 2+ 22+ ? 2,J 5,? 2

E 22+ ? 5,5 5,J 2+

I 22+ ?,2 5,++ <,? 5

CAR6A INDUCTIVA

NIVE5

V1 7V8 V7V8

I1 7A8 I 7A8 P178

!FF 22+ 2

2 22+ ,+ ,? 2

5 22+ 5 2,5 ,? 2+

< 22+ 5 2,E5 2,I 5+

? 22+ 5,+ 5,? 5,++ <

+ 22+ 2, 5,IE <,< ?

E 22+ 2, <,<? <,? +

Realizar un solo gráco con las caracter&sticas de la regulación deltransformador monofásico ara las cargas Resistiva, Hnductiva yCaacitiva

CAR6A RESISTIVA

J



$+ 2 2$+ 5 5$+ < <$+ ?J<

J?

J+

JE

JI

JJJ

2

5

<5

JJ JJJI$+

JE

I 7A8

V 7V8

Análisis:

Como se observa en la curva de regulación ara una carga resistiva el

volta(e conforme aumenta la corriente, resenta un decaimiento en su valor,

esto es roducido dado #ue la carga resistiva conforme aumenta la

corriente, ierde caracter&sticas resistivas de a oco, además #ue a una

corriente mayor resenta un calentamiento or lo cual se ierde energ&a or

efecto Koule, esto /ace en consecuencia #ue el volta(e decaiga$

CAR6A CAPACITIVA

$+ 2 2$+ 5 5$+ < <$+ ?5$?

5$E

5$J

<

<$5

<$?

<$E

<$J

?

?$5

?$??$5

<

<$+

? ? ? ??$2

I 7A8

V 7V8



Análisis:

%ara este tio de carga se observa lo contrario #ue la curva de regulación

anterior, ues en esta, el volta(e resenta un aumento en su valor, esto se

debe a #ue la carga caacitiva almacena energ&a en forma de camoel"ctrico, lo #ue genera un aumento de tensión$

CAR6A INDUCTIVA

$+ 2 2$+ 5 5$+ < <$+ ?J$+

$+

2

2$+

5

5$+

<

2

$+

5 5

5$+

2$2$

I 7A8

V 7V8

Análisis:

Al igual #ue la curva de regulación ara una carga resistiva, esta curvaresenta un decaimiento, ues al igual #ue la resistiva esta carga inductiva

genera efecto Koule y ierde energ&a, lo #ue roduce una ca&da de tensión$

Analizar la regulación general y con cada una de las cargas R, L y C

CAR6A RESISTIVA:

Analizando las cargas resistivas se uede observar #ue el volta(e y lacorriente se encuentran en fase$

)ntonces7 ∅=0

2



%or lo #ue, se tiene un factor de otencia unitario$ f$92

CAR6A CAPACITIVA:

%ara cargas caacitivas, la corriente se encuentra adelantada resecto alvolta(e$

)ntonces7 ∅>0

%or lo #ue, en este caso se tiene un factor de otencia adelantado$

CAR6A INDUCTIVA:

)n el análisis de cargas inductivas como ueden ser motores ytransformadores, la corriente se encuentra retrasada grados conresecto al volta(e$

)ntonces7 ∅<0

%or lo #ue, en este caso se tiene un factor de otencia retrasado$

8eterminar y gracar la %otencia Reactiva y el factor de otencia con

los datos obtenidos en cada medición

%otencia Activa7 P1= Pvatimetro N

%otencia Aarente7 S1= I

1∗V

1 [VA ]

%otencia Reactiva7 Q=√ S12− P

1

2 [VAr ]

Factor de %otencia7 f . p.= P

1

S1

CAR6A RESISTIVA

%ara una carga resistiva se cumle #ue7

S 7VA8 ! 7V"$8 9.0.

1*, J+,2J<E ,JI

1*, ,JI ,J?

41*, JI,I<? ,<5

;*, 222,?++

,55

3*;, J5,I<5J ,EE

22



CAR6A CAPACITIVA

%ara una carga caacitiva se cumle #ue7

S 7VA8 ! 7V"$8 9.0.

;*, I,JJ ,25?

13; 2<I,E? ,I5

1<1 2E,E ,E5

5E,IE ,?J

,3 5+5,++ ,+

+3*, 55,+I ,EJ

CAR6A INDUCTIVA

%ara una carga inductiva se cumle #ue7

S 7VA8 ! 7V"$8 9.0.

4< ??, ,52I

13; 2<I,2J ,2

1;<*3 2J?,E2 ,2<?

< 5I?,<+ ,2

31*4 <2?,JI ,25E

3;4*1 <J,J< ,2<

Po#&'c" R&"c#"

25



2 5 < ? + E I J

+

2

2+

5

5+

<

<+

?

Resistiva Caacitiva Hnductiva

P"sos

! 7V"$8

F"c#o$ Po#&'c"

2 5 < ? + E I J

$+

$2

$2+

$5

$5+

Resistiva Caacitiva Hnductiva

P"sos

FP

Análisis:

)l factor de otencia de la carga resistiva es aro1imadamente 2, uesto#ue toda su otencia activa *real. se convierte en aarente, es decir noe1isten "rdidas or otencias reactivas$

CONC5USIONES

Como se observó en el análisis de las grácas el valor del factor deotencia ara una carga resistiva es uno uesto #ue no e1isteotencia reactiva, es decir #ue toda la otencia activa *real. se

convierte en aarente$

2<



Los datos obtenidos en la ráctica al arecer ten&an un error grandeya #ue algunos valores obtenidos no concuerdan con lo #ue seconoce en la teor&a

Los elementos tienen tolerancias or lo cual los cálculos resentaránerrores$

BIB5IO6RAF>A

Teor&a y análisis de las má#uinas el"ctricas A$ )$ Fitzgerald Má#uinas el"ctricas y transformadores Hrving L$ Ooso, %-$8 Má#uinas el"ctricas )stifan C/aman Má#uinas el"ctricas M$ %$ OostenPo, LM RiotrousPi

2?

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