UNIVERSIDAD NACIONAL

DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y

ELECTRNICA DE POTENCIA

GUA DE LABORATORIO DE MQUINAS

ELCTRICAS ESTTICAS (ML 223)

Elaborado por:

Ing. Bernab Alberto Tarazona Bermdez

Ing. Emilio Asuncin Marcelo Barreto

2015

CRITERIOS DE EVALUACIN

Informe final: Este informe ser realizado y presentado en forma grupal por los

alumnos que participaron en la experiencia. Sus partes sern las siguientes:

1. Cartula

2. ndice

3. Objetivo

4. Fundamento terico

5. Solucin del cuestionario que se plantea en la gua del laboratorio (los

resultados en cuadros y/o grficos detallar la forma de clculo de alguno de

ellos)

6. Conclusiones y recomendaciones (por separado)

7. Bibliografa

8. Hojas de datos tomados en la experiencia

Los informes finales sern entregados en versin fsica y digital (pdf) una

semana despus, en la hora de laboratorio.

Luego de realizarse las cuatro primeras experiencias, habr una sustentacin oral

y/o escrita sobre las cuatro experiencias realizada por el grupo. La nota

individual que obtenga cada alumno en la sustentacin ser incrementada en la

nota de las cuatro primeras experiencias.

Igualmente luego de realizarse las cuatro ltimas experiencias habr una

sustentacin oral y/o escrita sobre las ltimas cuatro experiencias del

laboratorio. La nota individual ser incrementada en las notas de las cuatro

ltimas experiencias.

Los puntajes asignados en la calificacin en las diferentes partes que

comprenden las experiencias de laboratorio son:

Informe final : 07

Participacin en experiencias y evaluacin oral : 03

Sustentacin oral y/o escrita : 10

Se considera tardanza, el ingreso al laboratorio luego de 15 minutos de la hora

programada. La tardanza restar en menos un punto la nota del alumno.

La ausencia del alumno de los primeros 30 minutos de la hora programada ser

calificada como falta.

Los informes que no fueron entregados en su oportunidad subirn una penalidad

de menos un punto por cada da transcurrido contados desde la fecha de entrega.

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS ML 223 PROGRAMA DE EXPERIENCIA POR SEMANA

G/S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1

FOR

MA

CIO

N D

E GR

UP

OS

1 2 3 4

REC

UP

ERA

CIO

NES

SUSTEN

TAC

ION

EXA

MEN

ES PA

RC

IALES

5 6 7 8

REC

UP

ERA

CIO

NES

SUSTEN

TAC

ION

SUSTEN

TAC

ION

2 2 3 4 1 6 7 8 5

3 3 4 1 2 7 8 5 6

4 4 1 2 3 8 5 6 7

G: GRUPOS S: SEMANA

EXPERIENCIAS

1. EL REACTOR DE NUCLEO DE HIERRO. 5. TRANSFORMADORES EN PARALELO

2. EL TRANSFORMADOR MONOFASICO. 6. EL AUTOTRANSFORMADOR MONOFSICO

3. EL TRANSFORMADOR TRIFSICO TIPO SECO 7. EL TRANSFORMADOR TRIFSICO EN ACEITE

4. BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFSICOS 8. BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFSICOS

EN CONEXIN TRIFSICA Yy , Dd, EN CONEXIN TRIFSICA Yd , Dy

.

LABORATORIO N 01

EL REACTOR DE NCLEO DE HIERRO

I. OBJETIVO: Empleando un transformador como reactor con ncleo de hierro, determinar las

caractersticas de magnetizacin de determinado material ferromagntico.

Observacin del lazo de histresis dinmico y de la forma de onda de la corriente de

excitacin. Asimismo se presenta un mtodo para efectuar la separacin de prdidas

en el ncleo.

II. EQUIPO A UTILIZAR:

1 Transformador de 1 kVA, 127/220 V, 60 Hz.

1 Autotransformador variable (Variac).

1 Resistencia variable de 1 A ( 0-4,5)

1 Resistencia de 60 k.

1 Condensador de 20 uF

1 Ampermetro de pinza A.C.

1 Multimetro digital

1 Vatmetro digital

1 Osciloscopio digital.

III. PROCEDIMIENTO:

3.1 OBTENCION DE LA CARACTERISTICA: B-H

Disponer el circuito siguiente:

A W

VReactor

220 V

60 HZ

Fig. 1.1

Antes de energizar el circuito de autotransformador deber estar en la posicin de

tensin de salida cero. Despus de comprobar la correccin de las conexiones con la

presencia del profesor, cerrar el interruptor alimentando el autotransformador y

elevar la tensin aplicada hasta un 30% sobre la tensin nominal (127 V).

Comprobar el adecuado funcionamiento de todos los instrumentos y verificar que el

rango de trabajo de cada uno de ellos sea el que conviene.

Reducir la tensin de salida del Autotransformador a cero nuevamente elevarla

progresivamente registrando ahora valores de tensin y corriente, hacer 10

mediciones hasta un 30% sobre la tensin nominal.

Medir aproximadamente el rea transversal (Am) y la longitud media (Lm) del

ncleo ferromagntico del reactor.

3.2 OBSERVACIONES DEL LAZO DE HISTRESIS Y FORMA DE ONDA

DE LA CORRIENTE DEL REACTOR:

3.2.1 LAZO DE HISTERESIS:

Disponer el circuito siguiente:

A W

V

Reactor

220 V

60 HZ

Fig. 1.2

HorizontalAmplificacion

Osciloscopio

AmplificacionVertical

20 uF 0 - 4.5 ohm

60 k

Variar la tensin de salida del autotransformador a 22, 55, 110 y 143% de a

tensin nominal y observar como variar la forma de la figura sobre la pantalla

del oscilocopio. Hacer un bosquejo aproximado de esta figura para cada caso.

3.2.2 CORRIENTE DEL REACTOR

En el circuito anterior visualizar la seal aplicada a la sonda 2 variando

la tensin desde 0 hasta a 130 % de la tensin nominal del reactor

(127V) considerar 10 puntos.

Asmismo, tomar las lecturas de los instrumentos conectados.

3.3 SEPARACION DE PRDIDAS

Esta parte de la experiencia ser solo terica, porque no se dispone del

alternador sincrnico.

En el circuito mostrado en la figura 1.3, utilizando como fuente de alimentacin

un alternador sincrnico de tensin y frecuencia fcilmente controlable.

A W

V

Reactor

V y F

Variables

Fig. 1.3

F

Suministrar la tensin y tomar las lecturas indicadas por los instrumentos para las

cuatro situaciones regulando la tensin y frecuencia de alimentacin de tal manera

que para las condiciones 1, 2, 3 y 4 se verifique:

2

1

2

1111 fkfkp eh

2

2

2

2221 fkfkp eh

2

3

2

3331 fkfkp eh

Las cuales, al resolverse como ecuaciones simultneas, proporcionan los siguientes

resultados (donde a = f2/f1)

1

2

2

21

2

13

2

2

3

2

2

2

2

log

])1()(

)([log

PaaPaP

PaP

22

3

2

2

)1( af

PaPkh

1222

2

32

a

a

f

PaPke

4. CUESTIONARIO

4.1.-La relacin de los valores tomados en las experiencias efectuadas 4.2.-Trazar las caractersticas B vs H y U vs H y asimismo graficar W vs V explicar sus tendencias y que significado tiene cada una de ellas. 4.3.-Graficar la prdidas especificas en el fierro en (vatios 7Kg) a 60Hz, como una funcin de la induccin mximas expresadas en Tesla. Explicar la tendencia. 4.4.- Qu es el circuito equivalente en una maquina elctrica? En que le es equivalente? 4.5.-Elaborar el circuito equivalente del reactor para su tensin nominal. 4.6.-Explicar el principio de funcionamiento del circuito para la observacin del lazo de histresis.

4.7.-Qu funcin desempea el condensador de 20 F y la resistencia de 60K ?

4.8.-Graficar con la frecuencia como abscisa los puntos P/f en donde P es la perdida total en vaco, A partir de este grfico determinar las prdidas totales por corrientes parasitas y por histresis en el hierro del ncleo para a tensin nominal y 60Hz. 4.9.-Dar 5 conclusiones a la experiencia y plantear algunas recomendaciones.

Nota: Para la elaboracin del Informe estimar el N de vueltas probable del reactor

LABORATORIO N 02

EL TRANSFORMADOR MONOFASICO

I. OBJETIVO

Determinacin de los parmetros del circuito equivalente de un transformador

monofsico para operacin a frecuencia y tensin nominales.

Pronostico del comportamiento del transformador bajo carga, utilizando el circuito

equivalente.

Determinacin de las caractersticas de regulacin.

II. EQUIPOS A UTILIZAR

1 Transformador monofsico de 3 KVA, 220/110V

1 Fuente DC

1 Resistor de 250 ohms-1 A.

1 Auto transformador variable (Variac).

1 Multmetro digital.

1 Vatmetro digital.

1 Ampermetro de pinza.

1 Banco de Resistencias.

2 Condensadores de diferente capacitancia.

1 Motor elctrico monofsico de 220V/110 V.

II. PROCEDIMIENTO

Verificar las caractersticas fsicas del transformador trifsico, sus datos de placa e identificar sus partes principales.

Medir con el multmetro y anotar las resistencias de los bobinados de los lados de alta y baja del trasformador, asimismo anotar la temperatura ambiente.

Medir y anotar las resistencias de aislamiento: AT-BT, AT-Masa, BT-Masa.

3.1 OBTENCION DE RESISTENCIAS EN D.C.

Este ensayo debe ser el primero en realizarse, y para efectuarlo el transformador

debe de haber estado desconectado de la red lo suficiente para garantizar que el

bobinado se encuentre a la temperatura ambiente y desenergizado (al menos 4

horas).

Se utiliza el mtodo de la cada de potencial acorde a la norma IEC-60076. Para

llevarlo a cabo es necesario enseriar una resistencia a dos terminales

cualesquiera del transformador, y alimentar esta conexin con una fuente de

tensin continua. Se debe tomar en cuenta la conexin de las bobinas tanto en el

primario como en el secundario para obtener el valor resistivo de cada una.

El valor de la resistencia en serie es de gran importancia, ya que permite

estabilizar ms rpido el transitorio del circuito R-L formado, de manera que los

instrumentos usados no se daen.

Corregir los valores de las resistencias medidas a la temperatura de 75C.

3.2 ENSAYO EN LA RELACIN DE TRANSFORMACIN

Conectar el autotransformador (Variac) al lado de baja tensin del transformador

luego regular el voltaje de salida del autotransformador empezando de 220 y

disminuyendo cada 10 voltios hasta 180 voltios, anotar el voltaje en el lado de

alta tensin del transformador.

3.3 ENSAYO EN VACIO

Utilizar el circuito de la figura 2.1

V

WA

VF220V60Hz

110/220V

FIGURA 2.1

Ajustando el auto transformador, variar la tensin hasta que el voltmetro

indique el valor nominal (220) voltios.

Mediante el mismo proceso, reducir la tensin desde 110% de la tensin

nominal hasta cero voltios y registrar 10 lecturas de corriente, tensin y

potencia.

3.4 ENSAYO EN CORTOCIRCUITO:

Utilizar el esquema circuital de la figura 2.2

60 HZ

220 V

Fig. 2.2

220/110

A

WA

VF

A partir de cero voltios aumentar gradualmente la tensin hasta lograr la

corriente nominal en el lado de 220 v.

Registrar las lecturas de tensin, corrientes y las prdidas en carga dada por

el vatmetro en condiciones de corrientes nominales.

Cambiar la corriente del lado de 220 voltios en etapas desde 110% hasta

70% de la corriente nominal y registrar las lecturas de los instrumentos.

3.5 ENSAYO CON CARGA:

Con el circuito anterior desenergizado, conectar a la salida la resistencia de carga. Excitar el transformador a tensin y frecuencias nominales.

Ajustar el valor de la resistencia de carga para obtener 5 valores de corriente en el secundario en un rango del 20% al 100% de la intensidad

nominal secundaria, registrando la intensidad nominal secundaria y las

lecturas de los dems instrumentos.

Desconectar la carga y medir la tensin del primario para los valores anotados en las diferentes condiciones de cargas fijadas anteriormente.

Repetir los pasos anteriores conectando en paralelo un motor elctrico de 110 voltios.

Repetir los pasos anteriores conectando en paralelo un motor elctrico de 110 voltios con un condensador.

IV CUESTIONARIO:

1. A qu se debe la diferencia entre los resultados obtenidos al medir las

resistencias de los arrollamientos con el multmetro y con el mtodo

empleado? Cul es ms confiable y por qu?

2. De la prueba de relacin de transformacin, graficar la relacin de

transformacin vs Voltaje de entrada y explicar los resultados.

3. Tabular las resistencias medidas a los arrollamientos de las bobinas (lados de

alta y de baja) y determinar las resistencias promedios (lados de alta y de

baja), asimismo, determinar dichas resistencias referidos a la temperatura de

75 Para los clculos, cul de las resistencias se utiliza?

4. Del ensayo de vaco trazar las curvas de factor de potencia Cos o (%), potencia consumida Po (W) y corriente en vaco Io (A) como funciones de la

tensin de alimentacin, asimismo graficar la curva relacin de

transformacin.

5. Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia

consumida Pcc (W), la tensin de impedancia Vcc (V) y el factor de potencia

de cortocircuito Cos cc (%) como funciones de la corriente de cortocircuito

Icc (A).

6. Utilizando los datos de las dos primeras pruebas hallar el circuito equivalente exacto del transformador para condiciones nominales.

7. Con el circuito equivalente aproximado trazar el diagrama circular del transformador, es decir, Va vs Ia.

8. Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1, graficar la curva Va vs Ia, y compararlo con el grfico encontrado en 4.5 Explicar las

diferencias.

9. Para las diversas cargas determinar la cada de tensin interna en % segn la expresin:

100(%)2

22 xV

VV

O

O

10. Calcular la regulacin de tensin para carga nominal con Cos = 0.8 capacitivo.

Asimismo calcular la eficiencia del transformador para estas condiciones:

)75(22 CPPCosIV

CosIV

LONN

ANAN

11. Comparar las prdidas en el cobre (I1N)2 RT (W) con las prdidas de carga PL (75C) dada por la expresin:

)75235(

)235())((

)235(

)75235(1

2

11

2

1)75(

tRItP

tRIP NCCNCL

Donde: I1N: Corriente nominal en el primario

Rt: resistencia equivalente en el arrollamiento primario a tC = R1t +a2 R2t

12. Comparar los valores obtenidos con los valores indicados en el protocolo de

Pruebas del transformador, indicar % de error y explicar las posibles causas

de la diferencia.

13. Para el ensayo con carga y tomando como referencia los voltajes

suministrados por la red, las corrientes medidas por el ampermetro y el

circuito equivalente aproximado del transformador, plantear y resolver el

circuito respectivo. Determinar las potencias consumidas por cada carga y su

respectivo factor de potencia. Comparar, los resultados obtenidos al resolver

el circuito, con los medidos por los respectivos instrumentos (vatmetro y

cosfmetro), indicar % de error y las posibles causas de los mismos.

LABORATORIO N 03

EL TRANSFORMADOR TRIFSICO TIPO SECO

I. Objetivos

Realizar el ensayo de vaco y de cortocircuito en el transformador

trifsico (3) para determinar los parmetros del circuito equivalente del

transformador.

Determinar las prdidas en el hierro y en el cobre, que ocurren en el

transformador.

Hallar el rendimiento del transformador.

Familiarizacin con el transformador trifsico, relacionado a las formas

de conexin posibles y diferencias entre ellas.

Identificacin de bornes homlogos (igual polaridad relativa).

Pronosticar el comportamiento del transformador trifsico bajo carga,

utilizando el circuito equivalente.

Determinacin de las caractersticas de regulacin.

II. Equipos a Utilizar

1 Transformador trifsico de 5 KVA; 220/380V

1 Fuente DC y 1 Resistor de 250 ohms-1A

1 Autotransformador trifsico (Variac) de 5 KVA

1 Multmetro digital

1 Vatmetro trifsico (Analizador de Calidad).

1 Ampermetro de pinza.

1 Banco de Resistencias (Focos incandescentes).

3 Condensadores de 20 microfaradios

1 Motor trifsico de 380 V

1 Motor monofsico

III. Procedimiento

Verificar las caractersticas fsicas del transformador trifsico, sus datos de placa e identificar sus partes principales.

Medir con el multmetro y anotar las resistencias de los bobinados de los lados de alta y baja del trasformador, asimismo anotar la temperatura

ambiente.

Medir y anotar las resistencias de aislamiento: AT-BT, AT-Masa, BT-Masa.

a) Medicin de resistencia elctrica en los arrollamientos

Este ensayo debe ser el primero en realizarse, y para efectuarlo el transformador

debe de haber estado desconectado de la red lo suficiente para garantizar que el

bobinado se encuentre a la temperatura ambiente y des energizado (al menos 4

horas).

Se utiliza el mtodo de la cada de potencial acorde a la norma IEC-60076. Para

llevarlo a cabo es necesario enseriar una resistencia a dos terminales

cualesquiera del transformador, y alimentar esta conexin con una fuente de

tensin continua. Se debe tomar en cuenta la conexin de las bobinas tanto en el

primario como en el secundario para obtener el valor resistivo de cada una.

El valor de la resistencia en serie es de gran importancia, ya que permite

estabilizar ms rpido el transitorio del circuito R-L formado, de manera que los

instrumentos usados no se daen.

Corregir los valores de las resistencias medidas a la temperatura de 75C.

b) Prueba de Relacin de Transformacin

Conectar el autotransformador (Variac) al lado de baja tensin del transformador

luego regular el voltaje de salida del autotransformador empezando de 220 y

disminuyendo cada 10 voltios hasta 190 voltios, anotar el voltaje en el lado de

alta tensin del transformador.

c) Prueba de Vaco

Armar el circuito que se muestra en la figura, conectar el lado de baja (220 V) al

autotransformador (Variac), el que a su vez debe estar alimentado con la energa

de la red y dejar abierto los bornes del lado de alta (380 voltios). Luego, insertar

en el lado de baja tensin (220 V) un vatmetro trifsico el cual nos dar

directamente las prdidas totales en el fierro (PFe), para medir las corrientes en cada fase usar la pinza amperimtrica y para medir los voltajes usar el

multmetro digital.

Va

r iac.

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1R

S

T

V1

V2

V3

r

s

t

Una vez armado el circuito de acuerdo a las indicaciones dadas en el prrafo

anterior, se debe graduar el voltaje de salida del autotransformador de manera

que se obtengan en el lado de baja (220 V), 5 voltajes en un rango del 75% y

100% del voltaje nominal (medida por el multmetro), para cada caso anotar la

lectura de todos los instrumentos.

d) Prueba de Cortocircuito

Previamente se deben de calcular las corrientes nominales de alta y baja tensin

del transformador trifsico.

Con el circuito desenergizado, armar el circuito que se muestra en la figura,

conectar el lado de baja (220 V) al autotransformador (Variac), el que a su vez

debe estar alimentado con la energa de la red y dejar cortocircuitado los bornes

del lado de alta (380 voltios). Luego, insertar en el lado de baja tensin (220 V)

un vatmetro trifsico el cual nos dar directamente las prdidas totales en el

cobre (Pcu), para medir las corrientes en cada fase usar la pinza amperimtrica y

para medir los voltajes usar el multmetro digital.

Va

r iac

.

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1R

S

T

V1

V2

V3

r

s

t

Una vez armado el circuito de acuerdo a las indicaciones dadas en el prrafo

anterior, hay que aplicar al lado de baja (220 V) una tensin reducida (empezar

de 0 voltios), graduando el voltaje de salida del autotransformador (Variac), de

manera de obtener en dicho lado la corriente nominal, luego, anotar la lectura de

los instrumentos.

Regular el voltaje de salida del Variac (empezar de 0 voltios) a fin de obtener 5

diferentes valores de corriente en un rango del 75 al 110% de la corriente

nominal (medida por el ampermetro de pinza), para cada caso anotar la lectura

de los instrumentos.

e) Prueba con Carga:

Retirar el Variac, luego, conectar directamente a la red el lado de baja del

transformador (lado 220 V) y a la carga el lado de alta del transformador (lado

380 V), finalmente, insertar el vatmetro en el lado de alta (380 V) mostrado

esquemticamente en la figura siguiente.

La carga elctrica a conectar en el lado de alta tensin del transformador ser:

Resistencias focos incandescentes iguales conectadas en delta y/o en estrella.

Condensadores iguales conectados en delta y/o en estrella.

01 motor elctrico trifsico de 380 voltios. Nota: Tomar en cuenta que los focos incandescentes trabajan a 220 voltios, por

lo tanto el circuito debe adecuarse de tal manera de asegurar estos 220 Voltios

Qu cambios hara?. Asimismo, en el caso de utilizar el neutro del

transformador, deber utilizar el neutro del vatmetro digital.

Re

d2

20

V

R

S

T

r

s

t

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1V1

V2

V3

Ca

rga

- Se deben conectar las resistencias los focos incandescentes para obtener 4 diferentes % de la intensidad nominal secundaria, es decir, con diferentes

ndices de carga a fin de evaluar posteriormente bajo que ndice presenta una

mayor eficiencia. Para cada caso medir potencia, factor de potencia

consumida por la carga, asimismo, medir las corrientes y voltajes de lnea y

de fase en el primario y secundario.

- Armar una carga trifsica desbalanceada que contenga focos incandescentes, condensadores y 01 motor elctrico, luego, medir potencia, factor de

potencia consumida por la carga, asimismo, medir las corrientes y voltajes de

lnea y de fase en el primario y secundario.

IV. Cuestionario

Medicin de Resistencia, Pruebas de vaco y cortocircuito:

1. A qu se debe la diferencia entre los resultados obtenidos al medir las

resistencias de los arrollamientos con el multmetro y con el mtodo empleado?

Cul es ms confiable y por qu?

2. De la prueba de relacin de transformacin, graficar la relacin de

transformacin vs Voltaje de entrada y explicar los resultados.

3. Tabular las resistencias medidas a los arrollamientos de las bobinas (lados de

alta y de baja) y determinar las resistencias promedios (lados de alta y de baja),

asimismo, determinar dichas resistencias referidos a la temperatura de 75 Para

los clculos, cul de las resistencias se utiliza?

4. Realizar el esquema de conexiones para realizar la prueba de Circuito Abierto en

un transformador, que condiciones son validas para realizar la prueba de vaco.

5. Realizar el esquema de conexiones para realizar la prueba de Cortocircuito en un

transformador, que condiciones son validas para realizar la prueba de

Cortocircuito.

6. Determinar los parmetros que representan el transformador real, las prdidas en

el mismo y la eficiencia del transformador trifsico.

7. Del ensayo de vaco trazar las curvas del factor de potencia Cos (%); Potencia

consumida P0 (W) y corriente en vaco I0 (A) en funcin de la tensin de

alimentacin.

8. Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia

consumida PCC (W), la tensin de la impedancia VCC (V) como funciones de la

corriente de cortocircuito ICC (A)

9. Calcular la regulacin de tensin para una carga nominal con Cos = 0.91

inductivo. Asmismo calcular la eficiencia del transformador para estas

condiciones:

10. Comparar los valores obtenidos con los valores indicados en el protocolo de

Pruebas del transformador, indicar % de error y explicar las posibles causas de la

diferencia.

Ensayo con carga:

1) Elaborar una sntesis de los pasos realizados para la implementar la conexin

trifsica requerida (Dy5).

2) Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1, graficar la curva V vs

I.

3) Para las diversas cargas resistivas dispuestas, construir el circuito monofsico equivalente y determinar: La regulacin de tensin

4) La eficiencia del transformador para estas condiciones:

5) Comparar las prdidas en el cobre con las prdidas de carga

(75C) dada por la expresin:

Donde:

6) Grafique la curva ndice de carga vs. Rendimiento. Qu puede notar?, Sustente

su repuesta y desarrolle la expresin analtica adecuada.

7) Qu particularidades tiene la conexin usada?

8) Elabore un diagrama fasorial total, tomando en cuenta los desfasajes entre fases

originados por el tipo de conexin usada.

9) Para las condiciones de la carga usada y en base a su anlisis anterior, diga usted

si sera favorable usar otro tipo de conexin, de ser as indique cual sera y que

ventajas y desventajas obtendra respecto al caso ensayado.

10) Haga un estudio terico empleando el circuito equivalente exacto (con la rama

de excitacin), indicar los porcentajes de variacin. Es viable despreciar dicha

rama en la prctica?

11) Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red, las corrientes

medidas por el ampermetro y el circuito equivalente aproximado del

transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las

potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia.

Comparar, los resultados obtenidos al resolver el circuito, con los medidos por

los respectivos instrumentos (vatmetro y cosfmetro), indicar % de error y las

posibles causas de los mismos.

LABORATORIO N 04

BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFSICOS EN CONEXIN TRIFSICA: Yy, Dd

I. OBJETIVOS

Analizar y evaluar el comportamiento en forma experimental de las conexiones

tipo Yy y Dd de dos bancos trifasicos.

Realizar el ensayo de cortocircuito y de circuito abierto de un banco trifasico y

calcular el valor de sus parametros respectivamente.

Determinar el circuito equivalente y verificar el reparto de carga trifsica.

II. MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO

3 transformadores monofsicos de 1 KVA, 220/127

2 Multmetros Digitales.

1 Vatmetro monofsico

1 Vatmetro trifsico (Analizador de Calidad).

1 Autotransformador (Variac) trifsico

1 Autotransformador (Variac) monofsico

3 Resistencias variables Focos incandescentes

3 Condensadores de 20 F.

1 Motor elctrico trifsico 220 V.

III. PROCEDIMIENTO

1. Verificar el funcionamiento correcto de los instrumentos de medida antes de

realizar los ensayos

2. Medicion de resistencias en corriente continua: Con la ayuda del multimetro

medir las resistencias en corriente continua de cada arrollamiento de los

transformadores a la temperatura de ambiente.

3. Verificar que la relacin de transformacin de cada transformador monofsico

sean del mismo valor.

4. Realizar la prueba de cortocircuito de cada transformador monofsico.

5. Conectar los circuitos de acuerdo con las figura y determinar las polaridades y

relacin de transformacin de c/u de los transformadores monofsicos de

acuerdo con el mtodo de los 3 voltmetros y utilizando las siguientes

ecuaciones:

FIGURA 1

a = V1 / V2

Si: V12 = V1 + V2 la polaridad es aditiva

Si: V12 = V1 - V2 la polaridad es sustractiva

Transformador

Serie No

V1

voltios

V2

voltios

V3

voltios

a = relacin de

transformacin

Polaridad Observaciones

6. Realizar la conexin mostrada en la figura 2 para formar un banco trifasico en

conexin Dd0 luego medir en la salida las tensiones en cada fase del sistema y

comprobar con la parte teorica.

FIGURA 2.

U

V

W

u

v

w

ACOPLAMIENTO TRIANGULO TRIANGULO D d

7. Implementar el circuito de la figura 3, donde el banco de transformadores

monofsicos est en conexin trifsica Dd0, conectar el lado de baja tensin

(110 V) al Variac y el lado da alta tensin (220 V) a la carga elctrica trifsica,

insertar el vatmetro trifsico en el lado de alta tensin (220 V), finalmente

regular el variac a un voltaje de 110 voltios y realizar las pruebas, la carga

trifsica estar formada por:

Caso 01: 03 Lamparas incandescentes conectadas en delta y/o en estrella.

Caso 02: 01 Motor elctrico trifsico 220 V.

Caso 03: Conexin en paralelo de las cargas del caso 01 y caso 02.

Realizar las mediciones de potencia, factor de potencia, y todas las corrientes y

voltajes tanto de lnea como de fase.

Va

riac.

R

S

T

r

s

t

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1V1

V2

V3

Ca

rga

FIGURA 3

8. Repetir solamente el caso 03, pero ahora deber conectar los transformadores

monofsicos en:

Conexin trifsica D-d invirtiendo polaridad del secundario de manera que

los voltajes del primario y secundario estn desfasados 180 (Conexin Dd6).

Conexin trifsica en delta abierto conexin V.

Conexin trifsica Y-y (Figura 4) de manera que los voltajes del primario y

secundario estn en fase (Conexin Yy0).

Conexin trifsica Y-y invirtiendo polaridad del secundario de manera que

los voltajes del primario y secundario estn desfasados 180 (Conexin Yy6)

FIGURA 4.

IV. CUESTIONARIO

1. Presentar en forma tabulada, todas las lecturas de los instrumentos obtenidas en los ensayos realizados, asimismo, determinar el circuito equivalente aproximado

de cada transformador, tambin indicar la forma como se determin la polaridad

de cada transformador.

2. Qu tipos de conexiones trifsicas de transformadores monofsicos existen? para qu sirven?

3. Se pueden obtener diferentes relaciones de transformacin con un transformador trifsico? Y con un monofsico? Explcalo.

4. Qu requisitos deben cumplir los transformadores monofsicos para formar la conexin trifsica?

5. Si formamos un transformador trifsico a partir de tres transformadores monofsicos iguales y lo alimentamos con un sistema trifsico equilibrado de

secuencia directa, obtendremos a la salida siempre un sistema equilibrado

de tensiones de secuencia directa?.

U

V

W

u

v

w

ACOPLAMIENTO ESTRELLA ESTRELLA Y Y

6. Indique las ventajas y desventajas de los bancos monofsicos en conexin trifsica respecto a los transformadores trifsicos.

7. En qu casos es conveniente usar la conexin Yy y Dd?

8. Qu diferencias relevantes se encontraron al trabajar con la conexin Yy0 y Yy6?

9. Qu diferencias relevantes se encontraron al trabajar con la conexin Dd0 y Dd6?

10. Enumera algunas de las normas de seguridad a tener en cuenta en los ensayos de transformadores.

11. En qu casos se utiliza la conexin Delta abierto?

12. Para las pruebas con carga y tomando como referencia los voltajes suministrados

por la red, las corrientes medidas por el ampermetro y el circuito equivalente

aproximado de cada transformador, plantear y resolver el circuito respectivo.

Determinar las potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de

potencia. Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los

medidos por los respectivos instrumentos (vatmetro y cosfmetro), indicar % de

error y las posibles causas de los mismos.

LABORATORIO N 05

PARTE A:

TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN PARALELO

1. OBJETIVOS:

Verificar el reparto de carga en dos transformadores de distinta tensin de

cortocircuito funcionando en paralelo.

2. EQUIPOS A UTILIZARSE:

2 Transformadores monofsicos de 1KVA; 220/110 V

1 Autotransformador variable (Variac); 220 V; 0-20 A

1 Multmetro digital

1 Ampermetro de pinza

1 Vatmetro monofsico

1 Resistencia variable 0-10 A 220

1 Resistencia 0-15 , 5 A

3.1.- Verificacin de la polaridad de los transformadores.

FIGURA 1

Conectar los circuitos de acuerdo con las figura 1 y determinar las polaridades

y relacin de transformacin de c/u de los transformadores monofsicos de acuerdo

con el mtodo de los 3 voltmetros y utilizando las siguientes ecuaciones:

a = V1 / V2

V12 = V1 + V2 la polaridad es aditiva

V12 = V1 - V2 la polaridad es sustractiva

Transformador

Serie No

V1

voltios

V2

voltios

V3

voltios

a = relacin de

transformacin

Polaridad Observaciones

3.2.- Medir la tensin de cortocircuito de ambos transformadores conforme

se muestra en la figura 2

3.3.- Conectar los 2 transformadores monofsicos en paralelo de acuerdo con la

figura 3 teniendo en consideracin la polaridad de c/u de ellos .

3.4.- Con R2 en cortocircuito, ajustar el valor de RL hasta lograr que uno de los

Transformadores entregue su corriente nominal. En estas condiciones medir

la corriente de carga y las corrientes de c/u de los transformadores en los lados

de 220 y 110 voltios . Aumentar luego el valor de R2 hasta lograr un reparto

equitativo de la carga y medir la cada de tensin en R2 ; las corrientes de

carga y de c/u de los transformadores.

4. CUESTIONARIO

4.1.- Qu condiciones se deben cumplir para conectar dos mas

transformadores en paralelo?

4.2 Construir el diagrama fasorial correspondiente a la situacin registrada

3.1. Pudo colocarse R2 en el lado 110 V?

4.2.- Cul ser el reparto de carga si los transformadores tienen adems su

relacin de transformacin distinta?

4.3.- Se mantendr el equilibrio entre las corrientes si se modifica el factor de

potencia de la carga?. Aplicar el caso de una carga a f.d.p. 0.8 inductivo.

4.4.- Con que aproximacin se verific el clculo terico del reparto de la carga?

Explicar las discrepancias.

4.5.- Cul es el factor de potencia del transformador 1 con respecto al

secundario si el f.d.p. de la carga es 0.85?

4.6.- Qu sucedera si los transformadores se conectan en paralelo con la

polaridad opuesta?

5.- CONCLUSIONES

PARTE B TRANSFORMADORES TRIFSICOS EN PARALELO

I. OBJETIVO:

Verificar el reparto de carga en dos transformadores trifsicos funcionando en

paralelo.

II. EQUIPOS A UTILIZARSE:

2 transformadores trifsicos de 5KVA; 220/110 V

1 Autotransformador trifsico

1 Vatmetro trifsico

1 multmetro digital

1 Ampermetro de pinza

3 Resistencias variables 0-10 A 220

1 Resistencia 0-15 , 5 A

III. PROCEDIMIENTO

Conectar el circuito de la figura 3

110 V 220 V

CARGA

TRIFASICA

D Y

D Y

La alimentacin se realiza a travs del autotransformador trifsico hasta lograr una

tensin de 220 voltios entre lneas en la carga trifsica y tomar valores de corriente y

potencia para diferentes cargas .

IV.- CUESTIONARIO

4.1.- Hallar el circuito equivalente para cada transformador trifsico en condiciones

nominales.

4.2.- Qu ventajas/desventajas tienen los bancos de transformadores monofsicos

con respecto a los transformadores trifsicos?

.

4.4.- Cmo es el reparto de carga en transformadores trifsicos puestos en paralelo?

Explicar comprobando con los obtenidos en el laboratorio.

4,5 Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red, las corrientes

medidas por el ampermetro y el circuito equivalente aproximado de cada

transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las

potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia.

Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por

los respectivos instrumentos (vatmetro y cosfmetro), indicar % de error y las

posibles causas de los mismos.

V.- CONCLUSIONES

LABORATORIO N 06

EL AUTOTRANSFORMADOR MONOFSICO

I. Objetivos

Realizar la prueba de vaco y de cortocircuito en el Autotransformador

monofsico (1) para determinar los parmetros del circuito equivalente del

autotransformador.

Determinar las prdidas en el hierro y en el cobre, que ocurren en el

autotransformador.

Hallar el rendimiento del autotransformador.

Pronosticar el comportamiento del autotransformador monofsico bajo carga,

utilizando el circuito equivalente.

Determinacin de las caractersticas de regulacin.

II. Equipos a Utilizar:

2 Autotransformadores variables con capacidad de 2KVA c/u.

1 Vatmetro monofsico.

1 Bobina L=112.86 m Hr; ri=13.2; A=3.5 Amp.

1 Condensador de 20F.

1 Elemento resistivo (Foco de 300 watts).

1 Multmetro digital.

1 Juego de cables para Conexin.

1 Ampermetro de Pinza de 40 Amp.

III. Procedimiento

Verificar las caractersticas fsicas del autotransformador monofsico, anotar sus datos de placa e identificar sus partes principales, anotar Temperatura

ambiente.

Medir y anotar las resistencias de los bobinados de los lados de alta y baja del autotransformador.

Medir y anotar las resistencias de aislamiento: AT-BT, AT-Masa, BT-Masa.

Conectar los bornes de entrada del Autotransformador N 2 (El que se va a analizar) a la red de 220 voltios y regular su tensin de salida a un voltaje de 150

voltios.

Conectar los bornes de entrada del autotransformador N 2 a la red de 220 voltios y dejando abiertos los bornes de salida del autotransformador 2, tomar la

lectura de los instrumentos de medicin: tensin, corriente y potencia.

Conectar el Autotransformador N 1 a la red de 220 voltios y regular su tensin de salida a 220 voltios, luego conectarlo a los bornes de entrada del

autotransformador N 2

Conectar el vatmetro digital entre los bornes de salida del Autotransformador N 1 y los bornes de entrada del autotransformador N 2, luego cortocircuitando

los bornes de salida del autotransformador N 2, regular el voltaje de salida del

autotransformador N 1, de manera que circule la corriente nominal en el

primario del autotransformador N 2, tomar la lectura de los instrumentos de

medicin: tensin, corriente y potencia.

Sin modificar nada en el Autotransformador N 2, realizar la prueba de carga, para esto instalamos el vatmetro a la salida del Autotransformador (El que se

analiza), y a la salida de este conectamos primero la carga resistiva (foco),

segundo la carga capacitiva (condensador) y por ltimo la carga inductiva, para

cada carga tomar las lecturas de los instrumentos de medicin: tensin, corriente

y potencia.

Repetir los pasos anteriores cuando a la salida del Autotransformador N 2 sea 110 voltios y despus cuando sea 50 voltios.

IV CUESTIONARIO:

4.1 La relacin de los valores tomados en las experiencias efectuadas.

4.2 Del ensayo de vaco trazar las curvas de factor de potencia Cos o (%), potencia consumida Po (W) y corriente en vaco Io (A) como funciones de la

tensin de alimentacin, asimismo graficar la curva relacin de

transformacin.

4.3 Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia

consumida Pcc (W), la tensin de impedancia Vcc (V) y el factor de potencia

de cortocircuito Cos cc (%) como funciones de la corriente de cortocircuito Icc (A).

220 V

AUTO TRASFORMADOR

MONOFASICO

VARIAC.

Monofasico

VATMETRO DIGITAL

MONOFSICO

LN

U

I

T

N 1

N 2

4.4 Utilizando los datos de las dos primeras pruebas hallar el circuito equivalente

exacto del autotransformador para condiciones nominales.

4.5 Con el circuito equivalente aproximado trazar el diagrama circular del

autotransformador, es decir, Va vs Ia.

4.6 Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1, graficar la curva

Va vs Ia, y compararlo con el grfico encontrado en 4.5 Explicar las

diferencias.

4.7 Para las diversas cargas determinar la cada de tensin interna en % segn la expresin:

100(%)2

22 xV

VV

O

O

4.8 Calcular la regulacin de tensin para carga nominal con Cos = 0.8 capacitivo.

Asimismo calcular la eficiencia del autotransformador para estas

condiciones:

)75(22 CPPCosIV

CosIV

LONN

ANAN

4.9 Comparar las prdidas en el cobre (I1N)2 RT(W) con las prdidas de carga PL

(75C) dada por la expresin:

)75235(

)235())((

)235(

)75235(1

2

11

2

1)75(

tRItP

tRIP NCCNCL

Donde:

I1N: Corriente nominal en el primario

Rt: Resistencia equivalente en el arrollamiento primario a tC = R1t +a2 R2t

LABORATORIO N 07

TRANSFORMADOR TRIFSICO EN ACEITE

I. Objetivos

Realizar la prueba de vaco y de cortocircuito en el transformador

trifsico (3) en aceite para determinar los parmetros del circuito

equivalente del transformador.

Determinar las prdidas en el hierro y en el cobre, que ocurren en el

transformador.

Hallar el rendimiento del transformador.

Familiarizacin con el transformador trifsico refrigerado con aceite,

relacionado a las formas de conexin posibles y diferencias entre ellas.

Identificacin de bornes homlogos (igual polaridad relativa).

Pronosticar el comportamiento del transformador trifsico bajo carga,

utilizando el circuito equivalente.

Determinacin de las caractersticas de regulacin.

II. Equipos a Utilizar:

1 Transformador trifsico Dy5 ; de 5KVA, 460/220V.

1 Fuente DC y 1 resistor de 250 Ohms-1.

1 Autotransformador trifsico (Variac).

1 Multmetro digital.

1 Vatmetro trifsico (Analizador de Calidad).

1 Ampermetros de pinza.

Carga Resistiva (Focos incandescentes).

06 Condensadores de 20 microfaradios.

01 Motor Elctrico trifsico.

III. Procedimiento

Verificar las caractersticas fsicas del transformador trifsico en aceite, anotar sus datos de placa e identificar sus partes principales, anotar Temperatura

ambiente.

Medir y anotar las resistencias de los bobinados de los lados de alta y baja del trasformador.

Medir y anotar las resistencias de aislamiento: AT-BT, AT-Masa, BT-Masa.

a) Medicin de resistencia elctrica en los arrollamientos

Este ensayo debe ser el primero en realizarse, y para efectuarlo el transformador

debe de haber estado desconectado de la red lo suficiente para garantizar que el

bobinado se encuentre a la temperatura ambiente y des energizado (al menos 4

horas).

Se utiliza el mtodo de la cada de potencial acorde a la norma IEC-60076. Para

llevarlo a cabo es necesario enseriar una resistencia a dos terminales

cualesquiera del transformador, y alimentar esta conexin con una fuente de

tensin continua. Se debe tomar en cuenta la conexin de las bobinas tanto en el

primario como en el secundario para obtener el valor resistivo de cada una.

El valor de la resistencia en serie es de gran importancia, ya que permite

estabilizar ms rpido el transitorio del circuito R-L formado, de manera que los

instrumentos usados no se daen.

Corregir los valores de las resistencias medidas a la temperatura de 75C.

b) Prueba de Relacin de Transformacin

Conectar el autotransformador (variac) al lado de baja tensin del transformador,

luego regular el voltaje de salida del autotransformador empezando de 220 y

disminuyendo cada 10 voltios hasta 190 voltios, anotar el voltaje en el lado de

alta tensin del transformador.

c) Prueba de Vaco

Armar el circuito que se muestra en la figura, conectar el lado de baja (220 V) al

autotransformador (Variac), el que a su vez debe estar alimentado con la energa

de la red y dejar abierto los bornes del lado de alta (440 voltios). Luego, insertar

en el lado de baja tensin (220 V) un vatmetro trifsico el cual nos dar

directamente las prdidas totales en el fierro (PFe), para medir las corrientes en cada fase usar la pinza amperimtrica y para medir los voltajes usar el

multmetro digital.

Va

r iac.

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1R

S

T

V1

V2

V3

r

s

t

Una vez armado el circuito de acuerdo a las indicaciones dadas en el prrafo

anterior, se debe graduar el voltaje de salida del autotransformador de manera

que se obtengan en el lado de baja (220 V), 5 voltajes en un rango del 75% y

100% del voltaje nominal (medida por el multmetro), para cada caso anotar la

lectura de todos los instrumentos.

d) Prueba de Cortocircuito

Previamente se deben de calcular las corrientes nominales de alta y baja tensin

del transformador trifsico.

Con el circuito desenergizado, armar el circuito que se muestra en la figura,

conectar el lado de baja (220 V) al autotransformador (Variac), el que a su vez

debe estar alimentado con la energa de la red y dejar cortocircuitado los bornes

del lado de alta (440 voltios). Luego, insertar en el lado de baja tensin (220 V)

un vatmetro trifsico el cual nos dar directamente las prdidas totales en el

cobre (Pcu), para medir las corrientes en cada fase usar la pinza amperimtrica y

para medir los voltajes usar el multmetro digital.

Va

r iac

.

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1R

S

T

V1

V2

V3

r

s

t

Una vez armado el circuito de acuerdo a las indicaciones dadas en el prrafo

anterior, hay que aplicar al lado de baja (220 V) una tensin reducida (empezar

de 0 voltios), graduando el voltaje de salida del autotransformador (Variac), de

manera de obtener en dicho lado la corriente nominal, luego, anotar la lectura de

los instrumentos.

Regular el voltaje de salida del Variac (empezar de 0 voltios) a fin de obtener 5

diferentes valores de corriente en un rango del 75 al 110% de la corriente

nominal (medida por el ampermetro de pinza), para cada caso anotar la lectura

de los instrumentos.

e) Prueba con Carga:

Retirar el Variac, luego, conectar directamente a la red el lado de baja del

transformador (lado 220 V) y a la carga el lado de alta del transformador (lado

440 V), finalmente, insertar el vatmetro en el lado de alta (440 V) mostrado

esquemticamente en la figura siguiente.

La carga elctrica a conectar en el lado de alta tensin del transformador ser:

Resistencias focos incandescentes iguales conectadas en delta y/o en estrella.

Condensadores iguales conectados en delta y/o en estrella.

01 motor elctrico trifsico de 440 voltios. Nota: Tomar en cuenta que los focos incandescentes trabajan a 220 voltios, por

lo tanto el circuito debe adecuarse de tal manera de asegurar estos 220 Voltios

Qu cambios hara? Asimismo, en el caso de utilizar el neutro del

transformador, deber utilizar el neutro del vatmetro digital.

Re

d2

20

V

R

S

T

r

s

t

ANALIZADOR

DE

CALIDAD

A3

A2

A1V1

V2

V3

Ca

rga

- Se deben conectar las resistencias los focos incandescentes para obtener 4 diferentes % de la intensidad nominal secundaria, es decir, con diferentes

ndices de carga a fin de evaluar posteriormente bajo que ndice presenta una

mayor eficiencia. Para cada caso medir potencia, factor de potencia

consumida por la carga, asimismo, medir las corrientes y voltajes de lnea y

de fase en el primario y secundario.

- Armar una carga trifsica desbalanceada que contenga focos incandescentes, condensadores y 01 motor elctrico, luego, medir potencia, factor de

potencia consumida por la carga, asimismo, medir las corrientes y voltajes de

lnea y de fase en el primario y secundario.

IV. Cuestionario

Medicin de Resistencia, Pruebas de vaco y cortocircuito:

1. Determinar los parmetros que representan el transformador real, las prdidas en

el mismo y la eficiencia del transformador trifsico.

2. Del ensayo de vaco trazar las curvas del factor de potencia Cos (%); Potencia

consumida P0 (W) y corriente en vaco I0 (A) en funcin de la tensin de

alimentacin.

3. Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia

consumida PCC (W), la tensin de la impedancia VCC (V) como funciones de la

corriente de cortocircuito ICC (A)

4. Calcular la regulacin de tensin para una carga nominal con Cos = 0.91

inductivo. Asmismo calcular la eficiencia del transformador para estas

condiciones:

5. A qu se debe la diferencia entre los resultados obtenidos al medir las

resistencias de los arrollamientos con el multmetro y con el mtodo empleado?

Cul es ms confiable y por qu?

6. Comparar los valores obtenidos con los valores indicados en el protocolo de

Pruebas del transformador, indicar % de error y explicar las posibles causas de la

diferencia.

Prueba con carga:

1) Explicar el significado de cada una de las caractersticas de placa de este tipo de

transformadores.

2) Describir cada una de las partes de este tipo de tranasformadores.

3) Detallar los usos de este tipo de transformadores.

4) Explicar la utilidad de los Taps en este tipo de transformadores.

5) Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1, graficar la curva V vs

I.

6) Para las diversas cargas resistivas dispuestas, construir el circuito monofsico equivalente y determinar: La regulacin de tensin

7) La eficiencia del transformador para estas condiciones:

8) Comparar las prdidas en el cobre con las prdidas de carga

(75C) dada por la expresin:

Donde:

9) Grafique la curva ndice de carga vs. Rendimiento. Qu puede notar?, Sustente

su repuesta y desarrolle la expresin analtica adecuada.

10) Elabore un diagrama fasorial total, tomando en cuenta los desfasajes entre fases

originados por el tipo de conexin usada.

11) Para las condiciones de la carga usada y en base a su anlisis anterior, diga

usted si sera favorable usar otro tipo de conexin, de ser as indique cual sera y

que ventajas y desventajas obtendra respecto al caso ensayado.

12) Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red, las corrientes

medidas por el ampermetro y el circuito equivalente aproximado del

transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las

potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia.

Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por

los respectivos instrumentos (vatmetro y cosfmetro), indicar % de error y las

posibles causas de los mismos.

LABORATORIO N 08

BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN

CONEXIN Dy,Yd

I. OBJETIVOS:

Analizar y evaluar el comportamiento en forma experimental de las conexiones

tipo Dy e Yd de dos bancos trifasicos.

Realizar el ensayo de cortocircuito y de circuito abierto de un banco trifasico y

calcular el valor de sus parametros respectivamente.

Determinar el circuito equivalente y verificar el reparto de carga trifsica.

II. EQUIPOS A A UTILIZARSE:

1 autotransformador trifsico (Variac)

3 Transformadores monofasicos (220v-127v)

1 carga trifsica resistiva (Focos incandescentes) 220 voltios,

1 vatmetro trifsico (Analizado de Calidad)

1 vatmetro monofsico

1 ampermetro de pinza digital

1 multmetro digital

1 Motor elctrico trifsico a 220 v

3 condensadores de igual capacidad.

III. PROCEDIMIENTO:

1. Verificar el funcionamiento correcto de los instrumentos de medida antes de

realizar los ensayos

2. Medicion de resistencias en corriente continua: Con la ayuda del multimetro

medir las resistencias en corriente continua de cada arrollamiento de los

transformadores a la temperatura de ambiente.

3. Verificar que la relacin de transformacin de cada transformador monofsico

sean del mismo valor.

4. Realizar la prueba de cortocircuito y de vaco de cada transformador

monofsico, asimismo determinar la polaridad (puntos homlogos) del primario

y secundario de cada transformador.

5. Verificar las relaciones de transformacion de cada transformador utilizado.

6. Implementar el circuito de la figura 1 para formar un banco trifasico en conexin

Dy luego medir en la salida las tensiones en cada fase del sistema y comprobar

con lo que se dice en la teoria.

7. Implementar el circuito de la figura 2 para formar un banco trifasico en conexin

Yd luego medir en la salida las tensiones en cada fase del sistema y comprobar

con la parte teorica.

1era Parte: Conexin Dy

FIGURA 1.

2da Parte: Conexin Yd

FIGURA 2.

3era Parte: Prueba de Vacio

Armar el circuito que se muestra en la Figura 3

Variar la tensin de alimentacin del banco trifsico de 0 a 220 voltios en el lado Delta,

mientras el lado Y permanece en circuito abierto y tomar diferentes medidas

simultneas de tensin, corriente y potencia.

D Y

U

V

W

AUTOTRAFOTRIFASICO

N

u

v

w

VA

TIM

ET

RO

V

A

FIGURA 3

4ta Parte: Prueba de Cortocircuito

Conectar el circuito de la figura 4 y utilizando el autotransformador trifsico alimentar

con tensin reducida del orden de 5-12% de la tensin nominal de

c/u de las fases, de tal manera que circulen las corrientes nominales del banco y tomar

diferentes medidas simultneas de tensin, corriente y potencia.

V

A

AUTO TRAFO 3

VA

TIM

ET

RO

TR

IFA

SIC

O

U

V

W

u

v

w

A

FIGURA 4

5ta Parte: Prueba con carga

Implementar el sistema de la figura 5 y realizar las pruebas cuando la carga trifsica

est formada por:

Caso 01: 03 Lamparas incandescentes conectadas en delta y/o estrella.

Caso 02: 01 Motor elctrico trifsico.

Caso 03: 03 Condensadores conectados en delta y/o estrella.

Caso 04: 01 Carga R-L-C desbalanceada en delta y/o estrella.

Realizar las mediciones de potencia, factor de potencia, y todas las corrientes y

voltajes tanto de lnea como de fase.

FIGURA 5

IV. CUESTIONARIO

1. Elaborar para los circuitos de las figuras 1 y 2 , as como del ensayo con carga

el diagrama fasorial en cada secuencia de fases indicando las tensiones de linea,

de fase y corrientes obtenidas a partir de los clculos.

2. Calcular a partir del ensayo de cortocircuito los parmetros a la temperatura

garantizada por norma tomando como tensiones de cortocircuito valores entre el

5-12% de la tension nominal y tabular estos valores en una tabla.

3. Qu aplicaciones importantes tienen en este caso las conexiones tipo Dy e Yd ?

4. Qu ventajas importante tiene la conformacion de un banco trifasico a partir de

transformadores monofasicos y dar un ejemplo aplicativo?

5. Hay un cambio significante en los resultados si en nuestro sistema de

alimentacin con carga despreciamos la corriente de excitacin?

6. Es correcto decir que el factor de potencia en el ensayo de vaco es igual a la

unidad? Fundamente su respuesta.

7. Del ensayo de cortocircuito elaborar una grfica de las prdidas que se producen

en los devanados vs la tensin de cortocircuito para puntos en el rango

establecido de (5-12%) del voltaje nominal e indicar para que tensiones se

producen ms prdidas.

8. Por qu no es necesario calcular las prdidas en el fierro determinadas en el

ensayo de vaco para la temperatura garantizada por norma?

9. Para el ensayo con carga que influencia se tiene al trabajar con una carga con

factor de potencia: unitario, en adelanto y en atraso?.

10. Desarrollar el fundamento terico para los tipos de conexiones a travs de un

banco monofasico.

11. Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red, las corrientes

medidas por el ampermetro y el circuito equivalente aproximado de cada

transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las

potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia.

Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por los

respectivos instrumentos (vatmetro y cosfmetro), indicar % de error y las

posibles causas de los mismos.