Laboratorio 1:

“Transformador monofásico”

Cristian Bossio Olayacrbossio@uninorte.edu.co

200054972Meredith Narváez Molinameredithn@uninorte.edu.co

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Andres Simancas Mateusmateus@uninorte.edu.co

200055111

I. INTRODUCCIÓN

II. MARCO EXPERIMENTAL

En esta sección desarrollaremos las preguntas del laboratorio, recopilaremos en tablas los datos obtenidos y analizaremos ciertos detalles acerca de los mismos.

Práctica 1 Exploración preliminar transformador monofásico

De la placa posterior del transformador se obtuvieron los voltajes nominales de alta y baja tensión, así como la potencia nominal:

V NA=220 V ,V NB=110V , S=750 VA

De estos datos se obtienen las corrientes nominales de alta y baja frecuencia:

I A=S

V NA

=3.41 A , I B=S

V NB

=6.82 A

Cabe notar que la frecuencia nominal es 60 Hz.Prosiguiendo con el laboratorio, se verificó que las bobinas estaban asiladas con el ohmímetro por medio de prueba de continuidad, además, se midieron las resistencias medias de ambos devanados:

RA=1.7 Ω , RB=0.9 Ω .

La diferencia entre la resistencia de ambos devanados es simplemente el número de vueltas; mientras más vueltas haya,

más alambre se necesita, por lo que la resistencia de la línea aumenta. En el punto 3, asumiendo que se energiza el devanado de alta tensión, la corriente que circularía por dicho devanado sería

I=V NA

RA

=129.41 A .

Debido a que se suministra tensión en DC no hay campo que una magnéticamente las dos bobinas, esto es, la corriente por la segunda bobina es 0. Si se presentara una corriente tal sobre el devanado de alta tensión se dañaría el transformador: los dieléctricos perderían su propiedad, la espira se quemaría.

El cuarto punto nos pide calcular la resistencia con la cual se obtiene corriente nominal al conectar el transformador a voltaje nominal en DC. Asumiendo que alimentamos el lado de alta y llamando R1 a esta nueva resistencia, resolvemos:

I A ( R1+RA )=V NA⟹ R1=V NA

I A

−RA

De donde R1=6.3 Ω. En la parte 5 procedimos a montar el circuito mencionado anteriormente en físico. La resistencia necesaria exacta no estaba, así que se hizo un arreglo aproximado. Las siguientes son las medidas tomadas.

Voltaje suministrado 220Corriente devanado 1 3.32Caída de tensión R1 211.2

Voltaje devanado 3.9454Voltaje devanado 2 0

Con una rápida inspección a los datos se puede ver que están correctos: la corriente del devanado es aproximadamente la nominal, la caída de tensión sobre R1 es mucho mayor que

sobre el devanado ya que es mucho mayor. Por último no hay voltaje en el devanado 2, debido a que no está unido magnéticamente al circuito de trabajo.En el punto 6 se repitió el montaje pero con tensión en AC a frecuencia nominal. Las medidas tomadas son las siguientes:

Voltaje suministrado 219.7Corriente devanado 1 0.24Caída de tensión R1 17.2

Voltaje devanado 216.8Voltaje devanado 2 108.1

Nuevamente observamos que los resultados son lógicos. Los resultados son diferentes a los del punto anterior porque ahora las dos bobinas están unidas magnéticamente; como la segunda bobina está en circuito abierto, la resistencia total vista desde la fuente es muy grande. De esto que la corriente sea ahora pequeña y que la proporción de las caídas de tensión se haya invertido.En el punto 7 quitamos la resistencia limitadora. Concluimos que se podía hacer porque en AC la resistencia del transformador es muy grande. Estos son los datos medidos:

Tensión en el devanado 221.1Tensión inducida a 2ndo

devanado110

Corriente devanado primario

0.29

Como vemos, las tensiones concuerdan con la teoría. La corriente no cambia mucho respecto al punto anterior, esto corrobora que la resistencia del transformador es mucho mayor que la limitadora, por lo que la segunda no es necesaria.

Respuesta a los interrogantes preliminares 1

1. ¿Qué diferencias se presentan en la operación de un transformador si se energizara con corriente directa en lugar de corriente alterna? ¿habría voltaje inducido en el devanado secundario? ¿De qué magnitud sería la corriente que se presentaría en el devanado primario?

Esta pregunta ya se resolvió en el análisis de esta práctica. La diferencia en operación del transformador es que en DC se asemeja a un corto circuito y en AC cumple acopla magnéticamente dos circuitos físicamente separados (en nuestro caso un circuito abierto). Ya sabemos que en DC no hay voltaje inducido (no hay acople magnético) y la corriente del devanado primario sería muy grande.

2. Teniendo el transformador dos devanados, ¿por cuál de éstos se debe energizar? ¿qué pasaría si se energiza por el otro devanado?

El transformador se puede energizar por cualquiera de sus devanados, todo depende de la función para la que se necesite. La potencia se conserva en el transformador, de modo que si se energiza el de alta, en el segundo devanado saldrá menor voltaje a mayor corriente; si se energiza el de baja, en el de alta saldrá mayor voltaje a menor corriente.

Practica 2

Montajes y ejercicios

Parte 1, relación de tensiones

Para esta parte de la práctica se montó el circuito dado en la Figura 1, luego de comprobar que las fuentes en el laboratorio pudieran proporcionar las tensiones necesarias para el montaje.

Figura 1. Esquema circuito

Con el circuito presentado en la Figura 1 se llenó la Tabla 1, energizando el circuito con diferentes valores por el lado de baja tensión para comprobar la relación directa de voltajes en los 2 devanados.

Tabla 1Lectur

a

20% 40% 60% 80% 100%

Tensión

V2

43.76 87.5 131.4 175.9 217.1

Tensión

V1

21.82 43.6 65.3 87.8 108.4

V2V1

Calculando el promedio de la relación V1/V2 este nos arroja el valor de 0.4985 muy cerca de lo que teóricamente debería dar 0.5, esto comprueba la relación 1:2, 110:220 del transformador utilizado en esta práctica

Parte 2, Relación de corrientes

En esta parte se realizó el montaje del circuito presentado en la Figura 2.Acontinuación, para calcular la relación de corrientes en los devanados se necesitó una resistemcia en el lado de alta tensión para poder conocer la corriente que circulaba por este. Al igual que en la parte 1 se energizó el transformador por el lado de baja tensión, manteniendo tensión constante y variando la resistencia para poder obtener la proporción de corriente necesaria. Estos datos se presentan en la tabla 2.

Figura 2. Esquema circuito

Procedimiento del calculo de la resisntecia.

RL=V N 1

I N 2∗porcentaje corriente

V N 1 =Voltaje nominal lado alta tensión. 220 V.

I N 2= Corriente nominal lado baja tensión. 3,4 A

Tabla 2

El promedio de la relación I1/I2 obtenido en ésta práctica fue de 2,13. valor cercano al teórico de 2 con un error de 6,5% más o menos, esto es debido a inconvenientes para obtener los valores de resistencia obtenidos, en el laboratorio no pudimos encontrarlas perfectamente, pero se realizaron combinaciones en serie con diferentes valores de banco para acercarnos lo más posible a los valores obtenidos en la Tabla 2.

¿Hay diferencia entre las relaciones promedio de tensión y corriente medidas? ¿Por qué?

Sí existe diferencia entre la relación del promedio de tensión y corriente como indica la teoría, esto es debido a la relación de transformación

a=V 1

V 2

=I 2

I 1

Mientras que las tensiones son proporcionales al igual que el número de vueltas de los devanados, en las corrientes es inversamente proporcional.

RL

A2

I Nominal 20% 40% 60% 80% 100%

Resistencia

RL 323.53 161.76 107.8 80.88 64.7

Corriente

A1 1.54 2.64 3.89 4.79 6.02

Corriente

A2 0.64 1.25 1.88 2.34 2.97

Respuesta a los interrogantes preliminares 1

III. CONCLUSIONES

REFERENCIAS