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5/16/2018 TRANSFORMADORES informe - slidepdf.com

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TRANSFORMADORES.

1. OBJETIVO.

Partiendo del concepto de transformador, que es una maquina eléctricaestática, de corriente alterna, capaz de cambiar los valores de tensión ycorriente sin alterar la frecuencia, por ello su objetivo es estudiar este tipo demaquinas para lograr diferentes niveles de tensión y con partes constructivassencillas.

2. SÍNTESIS TEÓRICA.

Estas maquinas están constituidos por: Un núcleo magnético, devanadosprimarios y secundarios. Al aplicar una tensión V1 al denominado devanadoprimario, se produce la circulación de una corriente la cual induce un flujo

alterno senoidal () común a las espiras N1 y N2 y por el efecto deautoinducción se presenta una fuerza electromotriz, que de manera general seexpresa con la ecuación N° 1

Δ e1 = N1 ------- (1)

Δ t

Partiendo de la Ley de Faraday para una corriente alterna senoidal , el valoreficaz de esta fem será:

E1 = 4.44 f N1 max (2)

2.1. TRANSFORMADOR IDEAL

La Figura N° 22 muestra cada uno de sus componentes de un transformadorideal y en funcionamiento en vació.

FIGURA N° 22.

El bobinado secundario es también cortado por el flujo común, lo que genera laproducción de una fuerza electromotriz E2 es decir:



E2 = 4.44 f N2 max (3)

Donde:

- E1 y E2 son las fuerzas electromotrices del primario y secundario- f = frecuencia (Hz)- N1 y N2 son el numero de espiras del primario y el secundario- max = flujo máximo (Wb)

2.2. TRANSFORMADOR IDEAL CON CARGA

El esquema de la figura inferior (Fig. N° 23) representa a un transformador idealcon carga, donde se pude apreciar que aparece la circulación de una corrienteI2 la misma se debe al consumo de energía por parte de la carga Z

FIGURA N° 23.

Por otro lado es necesario recordar que las fuerzas magnetomotrices para eldevanado primario y secundario se igualan, en consecuencia se tiene:

N1 I1 = N2 I2 (4)

De la ecuación anterior se deduce la relación de transformación en

transformadores esta dada por la ecuación N° 5.

I2 N1 E1

K = ----- = ----- = ------ (5)I1 N2 E2

Del mismo modo se puede decir que las potencias activas, reactivas yaparentes absorbidas por el primario son iguales a las del secundario, es decir:

V1 I1 cos 1 = V2 I2 cos 2 (6)

V1 I1 sen 1 = V2 I2 sen 2 (7)



V1 I1 = V2 I2 (8)

2.3. TRANSFORMADOR REAL

Para el estudio de un transformador real se tienen que tomar en consideración

las siguientes premisas:

1) El devanado primario y el secundario tiene sus resistencias internas, aser consideradas.

2) Consecuencia del punto anterior corresponde considerar las reactanciasque también poseen los devanados primario y secundario.

3) En el núcleo se presentan por su forma constitutiva, las chapasmagnéticas de alta permitividad, bajo campo coercitivo y baja resistenciaohmica, esto lleva a las perdidas debido a la histéresis y las corrientesparasitarias o de Foucault.

4) El flujo no es del todo común, existiendo el de dispersión.

En base a las consideraciones anteriores, el circuito equivalente simplificado semuestra en la figura inferior. (FIG. 24)

FIGURA N° 24.

Donde:

- R1 = Resistencia del primario- R2 = Resistencia del secundario

- Xd1 = Reactancia de dispersión del primario- Xd2 = Reactancia de dispersión del secundario

3. ESQUEMA Y MATERIAL A UTILIZAR

Los ensayos de los transformadores comprenden pruebas de vació,cortocircuito, con carga, regulación y otras, tanto para transformadoresmonofásicos, auto transformadores y transformadores trifásicos.

Con estas experiencias es posible determinar el circuito equivalente,

rendimiento y parámetros representativos de los transformadores.



En el ensayo a realizarse se utilizara un transformador monofásico de 1000KVA, con una tensión primaria de 220 voltios y una tensión secundaria de 380voltios, para una frecuencia de 50 Hz.

3.1. ENSAYO DE VACIÓ

Para el efecto se utilizara el esquema inferior (FIG. 25) con esta experiencia sedeterminara:

- La relación de Transformación.- La corriente de vació- Las perdidas en el hierro

FIGURA N° 25.

3.2. ENSAYO DE CORTO CIRCUITO

En la figura anterior se reemplazara en lugar del voltímetro un amperímetro concapacidad suficiente para soportar la corriente nominal del transformador, sedeterminara con este ensayo:

- Los parámetros Rcc, Xcc, Zcc - Tensión de cortocircuito porcentual y sus componentes- Las perdidas en el cobre.

3.3. ENSAYO CON CARGA

Para esta experiencia solo se utilizara cargas que lleguen al valor nominal deltransformador en términos de voltajes y corrientes, por lo tanto se determinaralas corrientes, potencia de entrada y salida, voltajes del primario y secundario yla frecuencia.

3.4. MATERIAL A UTILIZAR.

- Una fuente de tensión variable C.A.- Transformador monofásico de 1000 KVA



- 2 Amperímetros de C.A. Rango 0 – 10 A.- 2 Voltímetros de C.A. rango 0 – 250 V.- Vatímetro- Frecuencimetro- Cargas Resistivas

- Varios conductores.

4. PROCEDIMIENTO.

- Armar los circuitos de las figuras 24 y 25 usando eltransformador de 1000 KVA.

- Realice la lectura en los instrumentos (amperímetros,voltímetros, vatimetro) y anote en tablas a elaborar antesde la experiencia.

CÁLCULOS

CORTO CIRCUITO

2. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

3. CUESTIONARIO.

3.1. ¿Como influye la frecuencia en un transformador si es de 60 Hz en unsistema de 50 Hz?

Si, la frecuencia no influye.

3.2. Indique las características nominales de un transformador trifásico, por

lo menos diez.



TENSIONES NOMINALES SECUNDARIAS

Las tensiones nominales de los arrollamientos de baja tensión en vacío serán 400 V y231 V. La tensión de 231 V se obtendrá con una toma del arrollamiento de 400 V.POTENCIAS NOMINALES

La potencia nominal Pn de estos transformadores está definida para el caso de

utilizarse solamente la salida de tensión más elevada.Para la salida de tensión más baja la potencia será 0,75 Pn.En el caso de cargas simultáneas en ambas tensiones se aplicará la siguientefórmula de reparto de potencias:

en la que P1 y P2 son las potencias suministradas en 231 V y 400 Vrespectivamente.Las potencias nominales (Pn) serán: 160, 250, 400, 630 y 1000 kVA.GRUPO DE CONEXIÓN

El grupo de conexión será Dyn11.El neutro común del arrollamiento de baja tensión estará dimensionado para lamáxima intensidad de fase a 400 V.TENSIÓN DE CORTOCIRCUITOPara el funcionamiento sólo a 400 V, el valor de la tensión de cortocircuito seráel indicado en las Normas UTE N.MA.45.01 y UTE N.MA.45.02.Para el funcionamiento sólo a 231 V, el valor de la tensión de cortocircuito seráel que garantice el fabricante, teniendo en cuenta que para la potencia de 0,75Pn y cos ϕ = 0,8 inductivo la tensión en bornes debe ser ≥ 230 V. PERDIDAS DEBIDAS A LA CARGALos valores máximos dados en el apartado 4.8 de las Normas UTE N.MA.45.01

y UTEN.MA.45.02 para las pérdidas en carga son aplicables para elfuncionamiento sólo a 400V.Los valores máximos para el funcionamiento a 231 V referidos a la potencia de0,75 Pn son los siguientes:

CALENTAMIENTOSe cumplirá lo especificado en la Norma IEC 60076-2 teniendo en cuenta que

los límites para los calentamientos admisibles deberán ser respetados en todoslos casos en los que el reparto de la potencia nominal cumpla la fórmulaindicada

OTRAS CARACTERÍSTICASLas restantes características de estos transformadores son las indicadas en lasNormas UTE N.MA.45.01 y UTE N.MA.45.02, considerando su potencianominal tal como se define en el apartado de potencias nominales.TOLERANCIAS

Las tolerancias estarán de acuerdo con la Norma IEC 60076-1, teniendo encuenta que para la relación de transformación en el caso de 231 V la tolerancia



podrá ser superior, con un máximo de 1,4 %, siempre que se cumpla loindicado en el apartado tensión de corto circuito de la presente Norma.

PASATAPAS DE ALTA TENSIÓNLos pasatapas cumplirán lo indicado en las normas NBR 5435 y DIN 42531

para las potencias de 160 a 400 kVA; y lo indicado en la norma U.T.E.N.MA.20.07 para las potencias de 630 y 1000 kVA; y tal cual se establece en laTabla 1.

Los transformadores objeto de esta Norma, cuyas potencias sean 160, 250 o400 kVA se suministrarán con la pieza de acoplamiento plana, tuercas yarandelas, según el casoEn los casos de sistemas de expansión con colchón de aire se utilizaránpasatapas de alta según norma NBR 5435 tipo T2 con la clase aislaciónadecuada para cumplir con los niveles de ensayo especificados en normasIEC.Los transformadores se suministrarán sin descargadores de cuernos, salvoque sea solicitados explícitamente.Para los transformadores con cámara de aire bajo tapa, los extremos inferiores

de lo pasatapas, para una temperatura del aceite de 0°C, deberán quedarsumergidos en el aceite aislante a una profundidad no inferior a 35 mm.PASATAPAS DE BAJA TENSIÓNLos pasatapas de baja tensión cumplirán con las normas DIN 42539 y NBR5437 y corresponderán a los tipos que se indican en la tabla 2.Los pasatapas según norma DIN42539 se suministrarán con paletasrectangulares de conexión de acuerdo a norma DIN 43675 según se indica entabla 6.A efectos de una mejor identificación, el aislador correspondiente al neutro seráde un color diferente a los aisladores de las fases. Opcionalmente se puedeplantear para aprobación previa otro método de identificación.



3.3. Mencione otros ensayos diferentes a los realizados, por lo menos ocho.

3.4. Determine el rendimiento del transformador utilizado.

http://www.fing.uncu.edu.ar/catedras/electrotecnia/archivos/Apuntes/transformadores/tr

ansformador2.pdf

http://www.fing.uncu.edu.ar/catedras/electrotecnia/archivos/Apuntes/transformadores/transformador2.pdf





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