Laboratorio 3 - Transformador Monofasico Con Carga

8/13/2019 Laboratorio 3 - Transformador Monofasico Con Carga

1/13

DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE INGENIER MECATRNICA

ASIGNATURA: MQUINAS ELCTRICAS.

LABORATORIO No. 3

Realizado por: ORLANDO CAIZA

TEMA: Transformador Monofsico con Carga RLC

OBJETIVO GENERAL:

Conocer el funcionamiento y el comportamiento de un transformador monofsicocolocando una carga Resistiva, Capacitiva, Inductiva.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Analizar la grfica obtenida V2I2. Identificar cuando se encuentra con carga inductiva, capacitiva y resistiva. Medir las diferentes voltajes de regulacin del transformador.

MARCO TEORICO:Transformador Monofsico

Los transformadores son mquinas estticas que se utilizan para variar los valores de tensin (V)

e intensidad (I) en C.A.

Son utilizados en las lneas de transporte y distribucin para elevar o reducir los valores detensin elctrica

Supongamos un arreglo como en el da la Figura (a), en el cual en una trayectoria cerrada de

seccin S y longitud L de material ferromagntico de permeabilidad infinita, al que llamaremos

NUCLEO, inmerso en un medio de permeabilidad magntica despreciable, bobinamos al menos

dos bobinas a las que llamaremos PRIMARIO, SECUNDARIO, TERCIARIO... etc., de material

conductor de resistencia nula con N1 y N2 vueltas en un sentido tal que de acuerdo a la ley de

Lenz las tensiones por una lado y las corrientes por el otro tienen valores positivos con la

polaridad indicada en el diagrama equivalente de la Figura (b), por lo que tambin se puede decir

que las tensiones por un lado como las corrientes por el otro estn en fase. Las tensiones y

corrientes en el dominio del tiempo son sinusoidales perfectas por lo que en el diagrama se

representan a travs de sus fasores.


2/13

Al establecerse las corrientes, tensiones y flujo magntico indicadas y teniendo en cuenta la

idealidad del circuito magntico (permeabilidad infinita) se puede escribir de acuerdo a la ley de

Faraday y de Ampere que:

A la relacin

se le denomina RELACION DE VUELTAS, mientras que a la relacin

se

le denomina RELACION DE TRANSFORMACION, estos parmetros son fundamentales.Obsrvese que en el transformador monofsico la relacin de vueltas coincide con la relacin de

transformacin. La relacin de transformacin indica la capacidad del transformador en

modificar el valor eficaz de las tensiones a un lado y otro del transformador. Si aplico una fuente

de tensiona V1 del lado 1, tendr entonces una tensin

del lado 2 con lo cual segn el

valor de n podre modificar como quiera el valor de la fuente primaria. Anlogamente si por el

lado 2 circula una corriente I2 entonces necesariamente por la lado 1 deber circular una

corriente

Luego se concluye fcilmente que en un transformador ideal se cumple que:

Si la tensin en un bobinado es nula, entonces necesariamente tambin lo ser en el otro. Si la corriente en un bobinado es nula, entonces necesariamente tambin lo ser en el

otro.

Supongamos ahora que multiplicamos las relaciones de corrientes con las de tensiones, se

obtiene que:

Entonces la potencia aparente de entrada es idntica a la potencia aparente de salida del

transformador con lo cual son iguales las potencias activas entre si as como las reactivas.

Supongamos ahora que configuramos el circuito elctrico de la figura. Se cumple que:

por tanto . Pero tambin se cumple en el transformador que por loque , luego:


3/13

Por lo que la impedancia vista por la fuente es .En consecuencia: una impedancia en un lado del transformador ideal presenta un valor que se

ajusta en proporcin directa al cuadrado de la relacin de vueltas en el otro lado deltransformador.

Obsrvese que como la relacin de vueltas es un real y recordando que el argumento de Z es el

desfasaje entre la corriente y tensiones aplicadas, concluimos que el desfasaje entre tensiones y

corrientes primarias es idntico al desfasaje entre tensiones y corrientes secundarias en un

transformador ideal.

Vatmetro

El vatmetro es un instrumento electrodinmico que mide la potencia elctrica o la tasa de

suministro deenerga elctrica de uncircuito elctrico dado.

Banco de resistencias:

Un banco de resistencias es un conjunto de elementos resistivos, dispuestos en diferentes

arreglos ya sea en serie, paralelo o una combinacin de ambos para aplicaciones industriales

generalmente para alta potencia, como control de motores, generadores, arranque, sub

estaciones, transportes elctricos entre otros. Necesitan de un ventilador para disipar el calor

producido.

Banco de inductancias:

Los inductores son elementos pasivos que forman parte importante de los circuitos elctricos

industriales, como son elementos fsicos tienen ciertas caractersticas entre los voltajes de

operacin, cantidad de espiras su valor de inductancia, su reactancia inductiva etc. Los bancos de

inductancias no necesitan de ventiladores, con respecto a su gua se comienza en OFF y se

termina en OFF. La regulacin de voltaje ser mayor que cero.

DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR, FACTOR DE POTENCIA EN UNIDAD

DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR, FACTOR DE POTENCIA EN ATRASO
http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodin%C3%A1mica


4/13

2.7 Banco de capacitancias:

Estos dispositivos, hacen que cuando el voltaje alterno entre positivo y negativo generan un

desfase entre la onda de voltaje y la onda de corriente, esto debido a que por su naturaleza seoponen al cambio en el flujo de la corriente o al cambio en el voltaje, en el caso de los bancos de

capacitores generan un adelanto.

EQUIPO UTILIZADO:

Fuente de Poder TF-123

Voltmetro analgico 120/220 AC

Ampermetro AC de 5 A

Transformador Monofsico TT91

Vatmetro 150W

Interruptor TO30

Banco de Resistencias TB-40

Banco de Inductancias TB-41

Banco de Capacitancias TB-42

PROCEDIMIENTO:

Conectar el secundario del trasformador, 1 y 2 en serie, 3 y 4 en serie, y luego estosconectarle en paralelo para que el trasformador entregue el mismo voltaje que el de la

entrada, como se indica en el siguiente grfico.

Procedimos armar el circuito 1 que se indica en la siguiente figura.

DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR EN ADELANTO, FACTOR DE POTENCIA EN ADELANTO


5/13

Prendimos la fuente de poder y conectados con la fuente no variable Conectamos el banco de resistencia y comenzamos a variar la resistencia, viendo que la

corriente I2 suba en incrementos de 0.5 hasta 3.5

Cogemos los datos de V2, V1, I1, W1 Conectamos el banco de capacitancias y comenzamos a variar la del 1 al 6 Cogemos los datos de V2, V1, I1, W1 Conectamos el banco de inductancias y comenzamos a variar del 1 al 6. Cogemos los datos de V2, V1, I1, W1 Apagamos equipos

DATOS DE LA PRCTICA:

CARGA RESISTIVA

I2[A]

V2[V]

V1[V]

I1[A]

W1[Watt]

0 0 0 0 0

0.25 114 117 0.65 8

1 114 117 1.25 15

1.5 114 117 1.75 21

2 112.5 117 2.25 27

2.5 111.5 117 2.8 33

3 110 115 3.4 40

3.5 110 115 3.9 46

CARGA CAPACITIVA

I2[A]

V2[V]

V1[V]

I1[A]

W1[Watt]

1 0.6 117.5 118 0.2 32 0.9 118 119 0.55 33 1.3 118.5 119 0.98 34 1.4 119 119 1.25 35 1.6 119 119 1.25 3

6 1.9 119 119 1.63 3

CARGA INDUCTIVA

R

N

V1

I1

V2 R;L;C


6/13

I2[A]

V2[V]

V1[V]

I1[A]

W1[Watt]

0 0.5 117 118 0.4 31 0.55 117 118 0.6 32 0.6 117 119 0.8 3

3 0.75 116.5 119 1.05 34 0.9 116.5 119 1.3 35 1.2 116.5 119 1.55 36 1.35 115 119 1.75 3

CUESTIONARIO:

1. Realizar la regulacin del transformador con la carga resistiva, carga capacitiva,carga inductiva.


7/13

2. Indique el anlisis de regulacin con cada 1 de las cargas.CARGA RESISTIVA

Sin carga

[V]

Con carga

[V]

% de Voltaje

de Regulacin

114 114 0,00

114 114 0,00

114 114 0,00114 112,5 1,32

114 111,5 2,19

114 110 3,51

114 110 3,51

CARGA CAPACITIVA

Sin carga

[V]

Con carga

[V]

% de Voltaje

de Regulacin

118 118 0,00

118 118 0,00

118 118 0,00

118 118,5 -0,42


8/13

118 119 -0,85

118 119 -0,85

118 119 -0,85

CARGA CAPACITIVA

Sin carga

[V]

Con carga

[V]

% de Voltaje

de Regulacin

117 117 0,00

117 117 0,00

117 117 0,00

117 116,5 0,43

117 116,5 0,43

117 116,5 0,43

117 115 1,71

Al incrementa la corriente para los tres casos observamos que existe una variacin en voltaje,pero estas variaciones son distintas para cada uno de los casos, tanto como resistivos, capacitivos

e inducidos, con las grficas se observa que la curva de regulacin del voltaje para la resistencia

tiene valores ms altos que los inductivos y los capacitivos y por esta razn la curva del

transformador puramente resistivo es mucho ms pronunciada, por otra parte la curva de la carga

capacitiva nos damos cuenta que es la ms elevada y esto se debe a que es un elemento que

almacena energa y aparte posee valores muy pequeos, las grficas de la resistencia e

inductancia se encuentran menores a las del voltaje sin carga debido a que pierden un poco de

voltaje y no son como los capacitores que almacenan. Dentro de las aplicaciones de sistemas de

potencia, la regulacin es un factor importante para el transformador, un valor bajo indica que lasvariaciones de carga en el lado secundario de dicho transformador no afectarn de manera

considerable la magnitud de voltaje que suministra la carga.

3. Grafique y determine la potencia reactiva y factor de potencia de cada uno de losdatos

CARGA RESISTIVA

VOLTAJE CORRIENTE POTENCIA

ACTIVA

POTENCIA

APARENTE

POTENCIA

REACTIVA

FACTOR DE

POTENCIA

V1 I1 W S carga Q fp

117 0,65 71 76,05 27,25 0,93

117 1,25 140 146,25 42,30 0,96

117 1,75 200 204,75 43,85 0,98

117 2,25 255 263,25 65,39 0,97

117 2,8 320 327,6 70,16 0,98

115 3,4 385 391 68,23 0,98

115 3,9 440 448,5 86,90 0,98


9/13

CARGA CAPACITIVA

VOLTAJE CORRIENTE POTENCIAACTIVA

POTENCIAAPARENTE

POTENCIAREACTIVA

FACTOR DEPOTENCIA


118 0,2 21 23,6 10,7684725 0,89

119 0,55 21 65,45 61,9895354 0,32

119 0,98 21 116,62 114,713663 0,18

119 1,25 21 148,75 147,260186 0,14

119 1,25 21 148,75 147,260186 0,14

119 1,63 21 193,97 192,829876 0,11

CARGA INDUCTIVA


10/13

VOLTAJE CORRIENTE POTENCIA

REALPOTENCIAAPARENTE

POTENCIAREACTIVA

FACTOR DEPOTENCIA


118 0,4 21 47,2 42,27 0,44118 0,6 21 70,8 67,61 0,30

119 0,8 21 95,2 92,85 0,22

119 1,05 21 124,95 123,17 0,17

119 1,3 21 154,7 153,27 0,14

119 1,55 21 184,45 183,25 0,11

119 1,75 21 208,25 207,19 0,10

4. Que es MagnetismoEs un fenmeno fsico por el que losmateriales ejercenfuerzas de atraccin o repulsin sobre

otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas

detectables fcilmente como el nquel,hierro,cobalto y susaleaciones que comnmente se

llamanimanes.Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la

presencia de uncampo magntico.

El magnetismo tambin tiene otras manifestaciones en fsica, particularmente como uno de los

dos componentes de laradiacin electromagntica,como por ejemplo, la luz.
http://es.wikipedia.org/wiki/Materialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobaltohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobaltohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Material


11/13

El campo magntico

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materialesmagnticos sin tocarlos fsicamente porque los objetos magnticos producen un campo

magntico. Los campos magnticos suelen representarse mediante lneas de campo magntico

o lneas de fuerza. En cualquier punto, la direccin del campo magntico es igual a la direccin

de las lneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre

las lneas.

Campos y fuerzas magnticas

El fenmeno del magnetismo es ejercido por uncampo magntico,por ejemplo, una corriente

elctrica o un dipolo magntico crea un campo magntico, ste al girar imparte una fuerza

magntica a otras partculas que estn en el campo.

Para una aproximacin excelente (pero ignorando algunos efectos cunticos,

vaseelectrodinmica cuntica) las ecuaciones de Maxwell (que simplifican la ley de Biot-

Savart en el caso de corriente constante) describen el origen y el comportamiento de los camposque gobiernan esas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se observa siempre quepartculas

cargadas elctricamente estn enmovimiento. Por ejemplo, del movimiento deelectrones en

unacorriente elctrica o en casos del movimientoorbital de los electrones alrededor del ncleo

atmico. Estas tambin aparecen de undipolo magntico intrnseco que aparece de los efectos

cunticos, p.e. delspin de la mecnica cuntica.

La misma situacin que crea campos magnticos (carga en movimiento en una corriente o en

untomo y dipolos magnticos intrnsecos) son tambin situaciones en que el campo magntico

causa sus efectos creando unafuerza. Cuando una partcula cargada se mueve a travs de

uncampo magntico B, se ejerce una fuerza Fdado por elproducto cruz:
http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodin%C3%A1mica_cu%C3%A1nticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Biot-Savarthttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Biot-Savarthttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Movimiento_(f%C3%ADsicas)&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Spinhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Producto_cruzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Producto_cruzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Spinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Movimiento_(f%C3%ADsicas)&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Biot-Savarthttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Biot-Savarthttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodin%C3%A1mica_cu%C3%A1nticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca


12/13

Donde es lacarga elctrica de la partcula, es elvectorvelocidad de la partcula y es

elcampo magntico. Debido a que esto es un producto cruz, la fuerza esperpendicular al

movimiento de la partcula y al campo magntico.

La fuerza magntica no realizatrabajo mecnico en la partcula, esto cambiara la direccin del

movimiento de sta, pero esto no causa su aumento o disminucin de la velocidad. La magnitudde la fuerza es: donde es el ngulo entre los vectores y .`

Una herramienta para determinar la direccin del vectorvelocidad de una carga en movimiento,

es siguiendo la ley de la mano derecha (vaseRegla de la mano derecha).

El fsico alemn Heinrich Lenz formul lo que ahora se denomina laley de Lenz,sta da una

direccin de la fuerza electromotriz (fem) y la corriente resultante de una induccin

CONCLUSIONES. Observamos que con las cargas inductivas y resistivas tenemos en la grfica una prdida

de voltaje en la regulacin. Observamos que con la carga inductiva en la grfica el voltaje aumenta debido que la

capacitancia almacena energa.

Observamos que el coeficiente de regulacin de voltaje es una cantidad que compara el

voltaje de salida en Vaco con el voltaje de salida a plena carga.

Para poder corregir el factor de potencia lo podemos hacer aumentando carga resistiva o

capacitiva segn convenga.

RECOMENDACIONES.

Prender el ventilador del banco de resistencia para evitar que dicho elemento se queme ose dae.

El aumento debe de ser gradual para que no altere resultados. Coger voltmetros ampermetros y vatmetros en buen estado para obtener valores reales.

BIBLIOGRAFA: Fundamentos de Electromagnetismo (David K. Cheng) http://www.inta.es/descubreAprende/htm/accion6.htm Mquinas elctricas / Stephen J. Chapman ; revisin tcnica Jos Demetrio Martnez,

Juan Yedra Morn Bogot: McGraw-Hill, 1987

ANEXOS.
http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vector_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Perpendicularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_mec%C3%A1nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_mano_derechahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lenzhttp://www.inta.es/descubreAprende/htm/accion6.htmhttp://www.inta.es/descubreAprende/htm/accion6.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lenzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_mano_derechahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_mec%C3%A1nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Perpendicularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vector_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica


13/13

Laboratorio 3 - Transformador Monofasico Con Carga

Documents

Transcript of Laboratorio 3 - Transformador Monofasico Con Carga