PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR MONOFASICO PRUEBA DE VACIO Y PRUEBA DE CORTOCIRCUITO

a) RELACION DE VALORES TOMADOS EN LAS EXPERIENCIAS EFECTUADAS.

Primera prueba en vaco:

En esta prueba se realizar regulando la tensin de la fuente hasta obtener en los bornes del transformador la tensin nominal ( Un1 = 200 V), As mismo tomar lectura de corrientes de excitacin (Io) y prdida en el hierro (Pfe ) para diferentes valores de tensin.

V1 (volts)

100.5

135.5

150

175

200.5

220

230.1

Io (mA)

0.066

0.092

0.111

0.174

0.306

0.476

0.602

PFE (W)

4.8

8.3

10.1

14.2

20.7

28.5

33.5

Segunda prueba en cortocircuito:

Para medir la tensin de corto circuito Ucc1 (medida por V1), se regulara la tensin desde un valor bajo de voltaje hasta alczar la corriente mxima Icc1, en el ampermetro (A), en este caso est conectado en el primario.

La tensin de corto circuito se medir por el voltmetro conectado en los bornes del primario H1 y H2.

Registrar las lecturas de tensin, corriente y las perdidas en el cobre Pcc, para diferentes valores de tensin de cortocircuito.

Ucc1 (v)

2.9

3.5

4

4.4

5

5.5

6

7

8.4

Pcc (W)

4.1

6.2

8

9.7

12.8

15

19

25.8

35.4

Icc1 (A)

1.48

1.86

2.13

2.35

2.7

2.93

3.28

3.84

4.5

Tercera prueba en vacio:

En esta prueba se mide desde el secundario y se hace vaco en el primario

V1 (volts)

50

67

75.2

87

100

113

116

Io (mA)

0.128

0.172

0.207

0.298

0.505

0.881

1.020

PFE (W)

4.6

7.9

9.7

13.2

19

28.3

31.1

Cuarta prueba en cortocircuito:

En esta prueba se mide desde el secundario y se hace cortocircuito en el primario solo se hiso una prueba.

Io (mA)

8.8

V1 (volts)

5.2

PFE (W)

43.6

b) DE LA PRUEBA EN VACIO GRAFICA LAS CURVAS DE PERDIDAS DE POTENCIA Wfe (PERDIDAS EN EL HIERRO) EN FUNCION DE LA TENSION.

c) DE LA PRUEBA DE VACIO GRAFICAR LAS CURVAS DE CORRIENTE DE VACIO EN FUNCION DE LA TENSION.

d) AJUSTE LOS VALORES DE TENSION Y POTENCIA SEGN SU GRAFICA DEL INCISO C A LA FUNCION EXPONENCIAL halle la potencia de prdidas para V=80, V=60, SEGN SU AJUSTE (c y k SON CONSTANTES).

V1 (volts)

100.5

135.5

150

175

200.5

220

230.1

Io (mA)

0.066

0.092

0.111

0.174

0.306

0.476

0.602

PFE (W)

4.8

8.3

10.1

14.2

20.7

28.5

33.5

En la formula

Se halla las constantes c y k

En 1y 2

En 1x (63733.07) y 2x (526.11)

Luego en 1

En la formula se halla la potencia de perdida para v=80 y v=60

Para 80v:

Para 60v:

e) EXPLIQUE COMO SE DETERMINA LAS PERDIDAS EN EL NCLEO.

Perdidas en el ncleo

Como se mencion anteriormente de forma breve las perdidas en el hierro son las perdidas por histresis y por corrientes parasitas

La histresis magntica

Es el fenmeno que se produce cuando la imantacin de los materiales ferro magnticos no solo depende del flujo magntico, sino de los estados magnticos anteriores.

En el caso de los transformadores al someter un material magntico a un flujo variable se produce una imantacin que se mantiene al cesar el flujo variable, lo que provoca una prdida de energa

En la figura podemos ver de una forma ms clara lo que se trata de explicar.

Ciclo de Histresis

De igual forma que en las corrientes parasitas el ciclo de histresis depender esencialmente del tipo de material

Para calcular numricamente las perdidas por histresis podemos usar la siguiente igualdad

Y por lo tanto se puede concluir que las prdidas en el hierro son la suma de las perdidas por ciclos de histresis y las perdidas por corrientes parasitas.

Las corrientes parasitas

Se producen en cualquier material conductor cuando se encuentran sometidos a una variacin de flujo magntico, como los ncleos de los transformadores estn hechos de materiales magnticos y estos materiales son buenos conductores se genera una fuerza electromotriz inducida que origina corrientes que circulan en el mismo sentido dando lugar a el denominado efecto Joule

Las prdidas por corrientes parasitas dependern del material con el que est construido el ncleo magntico del transformador

Para reducir en parte estas prdidas de potencia es necesario que el ncleo del transformador que est bajo un flujo variable no sea macizo, es decir el ncleo deber estar construido con chapas magnticas de espesores muy delgados, colocadas una enzima de otra y aisladas entre si

Al colocar las chapas magnticas lo que conseguimos es que la corriente elctrica no pueda circular de una chapa a otra y se mantenga independientemente en cada una de ellas con lo que se induce menos corriente y disminuye la potencia perdida por corrientes parasitas o corrientes de Foucault

En la figura de histresis podemos observar primero un flujo en un ncleo macizo y por consiguiente una gran cantidad de prdidas de energa que derivaran en prdidas inevitables de potencia

En cambio en la siguiente figura podemos observar la funcin de las chapas en el ncleo reduciendo las corrientes inducidas y por lo tanto menos perdidas de potencia

Chapas del nucleo

En la siguiente tabla (tabla 1) se expresa las caractersticas de construccin los valores magnticos para determinar las prdidas de potencia en el hierro en funcin del espesor, la aleacin y la induccin

Para realizar un clculo numrico de las prdidas en el hierro por las corrientes parasitas recurrimos a la siguiente formula:

f) HALLE EL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR REFERIDO AL PRIMARIO DE SUS ENSAYOS REALIZADOS.

En vaco:

En cortocircuito:

DONDE:

Rmy Lm son los parmetros del ncleo del transformador; Rmrepresenta las prdidas en el ncleo, mientras que Lmrepresenta el flujo de magnetizacin confinado en el ncleo y comn a los dos arrollamientos del transformador.

Rp, Lp, Rsy Lsson los parmetros de los arrollamientos; Rpy Rsrepresentan las prdidas por efecto Joule de los dos arrollamientos del transformador, y Lpy Lsrepresentan los flujos de dispersin de cada arrollamiento.

La relacin Np/Nses la relacin entre el nmero de espiras de los lados primario y secundario del transformador, o lo que es igual la relacin de transformacin entre tensiones y corrientes nominales de ambos lados.

g) QUE SE ENTIENDE POR FLUJO DE DISPERCION

Flujo de dispersin

Al circular una corriente elctrica por el devanado primario, crea una lneas de fuerza que se cierran por el ncleo del transformador formando un flujo magntico, (la unin de todas las lneas de fuerzas), denominado flujo principal .

Pero no todo el flujo magntico se cierra por el ncleo del transformador. Existen un nmero importante de lneas de fuerza que se dispersan a travs de aire, (reluctancia constante), que es nociva para el transformador, toda vez que se manifiesta en forma de prdidas.

Este flujo se denomina flujo de dispersin 1.

Al circular una corriente por el devanado secundario, ocurre otro tanto de lo mismo, un flujo de dispersin en el devanado secundario 2

= Flujo principal

1 = Flujo de dispersin en el devanado primario

2 = Flujo de dispersin en el devanado secundario

Estos flujos de dispersin, el creado en el primario y en el secundario, se pueden considerar como reactancias de dispersin X1 y X2.

h) QUE PASARIA SI EL NUCLEO DEL TRANSFORMADOR ES SOLID

Si el nucleo del transformador es slido las corrientes no deseadas inducen campos magnticos que se oponen al creado por la corriente que atraviesa el bobinado y esto disminuye la transferencia de energa al bobinado secundario, con lo cual disminuye la eficiencia del transformador, adems de generar un excesivo calentamiento.

i) CONCLUSION

En conclusin del ensayo de cortocircuito y en vaco tanto en el primario como en el secundario, se usan para medir las perdidas en potencia del transformador.