Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y electrica

Unidad Azcapotzalco

Ingeniería Mecánica

Laboratorio Ingeniería Eléctrica

Práctica # 1

(Fotografías, dibujos, diagramas de acuerdo al tema

Alumno(s): Chávez Jiménez Axel Alberto

Boleta(s): 2014360981

Grupo: 4MM2

Equipo:_____

Profesor: M en Ed. Pedro Gómez García 16 de abril del 2015

Índice

N° Sección

1. Índice

2. Objetivo

3. Marco o introducción teórica

4. Equipo y material empleado

5. Procedimiento

6. Resultados, cálculos,

6. Diagramas, Gráficas, Fotografías,

7. Observaciones, Notas y Conclusiones.

Objetivo(s).

Identificar las partes de un transformador, así como aprender a diseñar y armarlo de acuerdo a las diferentes características,

Calcular los parámetros del transformador y medirlos.

Probar los transformadores de acuerdo a normas, con las pruebas de vacio y de corto circuito.

Introducción teórica.

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático.

Electromagnetismo: es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

Ley de Faraday: La ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente ley de Faraday) establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.

Donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las

direcciones del contorno C y de están dadas por la regla de la mano derecha.

ley de Lenz: para el campo electromagnético relaciona cambios producidos en el campo eléctrico en un conductor con la variación de flujo magnético en dicho conductor, y afirma que las tensiones o voltajes inducidos sobre un conductor y los campos eléctricos asociados son de un sentido tal que se oponen a la variación del flujo magnético que las induce

EQUIPO Y MATERIAL EMPLEADO

Carrete de de plástico de 2.5cm 100 g de alambre magneto de calibre 17 90 g de alambre magneto de 26 Papel pescado (25cm). Cable negro y rojo del numero 18 (20cm de cada uno). Soldadura (25cm). Cautín. 1 núcleo de lamina tipo EI. Marco horizontal 100” cuadradas Bornes de conexión para 5 amperes. Pinzas de corte y punta Multímetro

Procedimiento.

1.- Se embobina el primer devanado que consta de 614 vueltas, enrollando el alambre magneto en su carrete plástico aislante de calibre 26 en sentido contrario de las manecillas del reloj teniendo el cuidado de no superponerlas (apretarlas sin dañarlas) 2.- Se soldan sus terminales a cables forrados del numero 18 AWG (mínimo) con aislamiento a los dos extremos (termofit), previamente retirado de su barniz aislante (pelados), acomodando de tal form,a que no se junten entre si.3. Bobinar el devanado secundario con el alambre magneto de calibre 17, embobinando alrededor del primer aislamiento (primer capa de papel pescado), en el mismo sentido del devanado primario. Las bobinas no deben exceder la superficie del carrete, asegurando con ello un correcto armado, (ya que no deben salir los bobinados de la superficie del carrete) . 4.- Soldando y asegurando los otros dos cables con cinta adhesiva delgada y colocar una nueva capa de aislamiento de papel, asegurando las salidas de cables aislados, en un solo lado del núcleo en la parte superior.5.- Armando el núcleo dentro del carrete, colocando una pieza “E” hacia aperturas hacia arriba y una “I” arriba, cerrando el núcleo, cuidando no lastimarse las manos y los aislamientos, se alterna ahora una “E” con as aperturas hacia abajo y la “I” abajo cerrando el núcleo. Alternando el armado de piezas “E” e “I”, .hasta que se ajusten en el carrete. En las últimas piezas I en ambos lados se deben pegar provisionalmente.

6.- Colocar la carcaza (laminado de sujeción) sobre el núcleo sin dañar las laminaciones al oprimir (De ello depende que no vibre demasiado, ni se calente).7.- Probar la polaridad de los transformadores (Bobinados), por los métodos de CD y de CA. 8.- Medir la resistencia eléctrica de los devanados, con un multímetro resistencia Óhmica, asegurando halla continuidad. Rp= 11.8 ohms Rs= 2.8 ohms9.- Medir su resistencia de aislamiento entre bobinas y núcleo. H vs X >20 Mohms; X vs H >20 M ohms, H vs Fe= >20 M ohms y H vs Fe= >20 M ohms.10.- Probar en Vacío de acuerdo a las normas Voltajes, Corriente del primario, graficando su valores alimentando el voltaje del devanado primario (Baja tensión) y su corriente, aumentando desde 0 (cero) de uno en uno el potencial hasta el nominal (12 volts), anotando los voltajes del secundario (Alta tensión).11.- A continuación se debe probar con carga, alimentado una carga resistiva pura en el devanado secundario de alta tensión (lámpara incandescente de 60 watts). Por el devanado primario de baja tensión se alimenta con voltaje variable de 0 a 12 (nominal) volts de uno en uno, registrando los datos de voltaje y corriente en ambos devanados.12.- Prueba de corto circuito, Ahora lleva la prueba final y definitiva.

Alimentar por baja tensión (primario) desde cero volts (VERIFICAR SU CIRCUITO). Conectar un ampérmetro (2 amps) en el secundario. Al hacer lo anterior se comporta el

transformador como si tuviera un corto circuito. Aumentar el voltaje de tal manera que el ampérmetro del secundario registre en cada lectura

0.2 amperes hasta llegar a la corriente nominal de 1 (Un) ampere. Tome sus lecturas rápidamente para no tener demasiado tiempo el aislamiento de alta tensión,

en sobrecalentamiento y envejecerlo prematuramente13.- Ya terminado el armado se debe sumergir el conjunto en barniz especial aislante secado en seco alrededor de 5 min (hasta dejar de gotear) 14.- Seco el transformador se colocan con pegamento los bornes de conexión a la carcaza, se conectan atornillados y etiquetados.

Resultados, Cálculos:

1.- Medir la resistencia con el multímetro y anotar los valores en la siguiente tabla

Resistencias de aislamiento (______Ω)Lectura Valor

(H vs X) >20 M Ω(X vs H) >20 M Ω(H vs Fe) >20 M Ω(X vs Fe) >20 M Ω

PRIMER DEVANADODatos:

Np= 614 espiras Vp= 120 volts Resistencia óhmica Rp= 11.8 ohms Alambre magneto calibre 26 AWG

Diámetro nominal del alambre= 0.4049 mm ó 0.01594 pulg Área de sección transversal= 0.13 mm2 ó 0.0002015 pulg2

SEGUNDO DEVANADO

Datos: Np= 62 espiras Vp= 12 volts Resistencia óhmica Rc= 2.8 ohms Alambre magneto calibre 17 AWG Diámetro nominal del alambre= 1.150 cm ó 0.04527 pulg Área de sección transversal= 1.04 mm2 0.001612 pulg2

Carga: Pc= 48 VA Vn= 120 volts Resistencia óhmica Rc= 14.6 ohms-

Memoria de cálculos:

Prueva de vacio.1-Se conecta la fuente variable al devanado de alto voltaje, a este devanado también se le conecta el analizadior HIOKI para medir su voltaje, corriente y potencia

2-En el devanado primario se conecta un voltmetro para simular que este devanado esta abierto.

3-La fuente variable se aumenta de 5 en 5 volts y se van midiendo los parámetros para cada 5 volts hasta llegar al voltaje nominal (12v)

Prueva de corto circuito.

1-Se conecta la fuente variable al devanado de alto voltaje, a este devanado también se le conecta el analizadior HIOKI para medir su voltaje, corriente y potencia

2-En el devanado primario se conecta un ampermetro para simular que este devanado esta en corto circuito.

3-La fuente variable se aumenta de 2 en 2 volts y se van midiendo los parámetros para cada 2 volts hasta llegar a la corriente nominal en el devanado de bajo voltaje. (12v)

Tablas, gráficas , dibujos, fotos,....-

Prueva de resistencia de aislamiento

Prueva en vacio

Voltajes Prim

Potencia(Kw) Intencidad Voltajes Sec.

10 0 0 1.03

20 0 0 2.08

30 0 0 3.12

40 0 0 4.15

50 0 0 5.2

60 0 0 6.24

70 0 0 7.26

80 0 0 8.35

90 0 0 9.39

100 0 0 10.43

110 0.003 0.07 11.48

120 0.004 0.1 12.46

Prueva de corto circuito

Voltajes Prim

Potencia(KW) Intensidad Intensidad Sec.

2 0 0.07 0.484 0 0.14 0.926 0 0.18 1.478 1.002 0.21 1.87

10 0.003 0.31 2.3812 0.005 0.37 2.914 0.006 0.41 3.4316 0.007 0.46 3.8118 0.009 0.53 4.3120 0.012 0.59 4.7721 0.15 0.64 5.03

Barnizado

TABLA 1.- Características para el cálculo de transformadores

No. (AWG) DIAMETRO () SECCIÓN No. ESPIRAS Kgm/ kM RESISTENCIA CAPACITANCIA1 0000 11.86 107.2 _ - 0.158 3192 000 10.40 85.3 _ - 0.197 2403 00 9.226 67.43 _ - 0.252 1904 0 8.252 53.48 _ - 0.317 1505 1 7.346 42.41 _ 375 .040 1206 2 6.544 33.63 _ 295 0.50 967 3 5.827 26.67 _ 237 0.63 788 4 5.189 21.15 _ 188 0.80 609 5 4.621 16.77 _ 149 1.01 4810 6 4.115 13.30 _ 118 1.27 3812 7 3.665 10.55 _ 94 1.70 3013 8 3.264 8.36 _ 74 2.03 2414 9 2.906 6.63 _ 58.9 2.56 1915 10 2.586 5.26 _ 46.8 3.23 1516 11 2.305 4.17 _ 32.1 4.07 1217 12 2.053 3.31 _ 29.4 5.13 9.518 13 1.826 2.63 _ 23.3 6.49 7.519 14 1.628 2.08 5.6 18.5 8.17 6.020 15 1.450 1.65 6.4 14.7 10.3 4.821 16 1.291 1.31 7.2 11.6 12.9 3.722 17 1.150 1.04 8.4 9.26 16034 3.223 18 1.024 0.82 9.2 7.3 20.73 2.0524 19 0.9116 0.65 10.2 5.79 20.15 2.025 20 0.8118 0.52 11.6 4.61 32.69 1.626 21 0.7230 0.41 12.8 3.64 41.46 1.227 22 0.6438 0.33 14.4 2.89 51.5 0.9228 23 0.5733 0.26 16.0 2.29 66.4 0.7329 24 0.5106 0.20 18.0 1.82 85.0 0.5830 25 0.4547 0.15 20.0 1.44 106.2 0.4631 26 0.4049 0.13 22.8 1.14 130.7 0.3732 27 0.3606 0.10 25.6 0.91 170.0 0.2933 28 0.3211 0.08 28.4 0.72 212.5 0.2334 29 0.2859 0.064 32.4 0.57 265.6 0.1835 30 0.2546 0.051 35.6 0.45 333.3 0.1536 31 0.2268 0.040 39.8 0.36 425.0 0.137 32 0.2019 0.032 44.5 0.28 531.2 0.0938 33 0.1796 0.0254 50.0 0.23 669.3 0.07239 34 0.1601 0.0201 56.0 0.18 845.8 0.05740 35 0.1425 0.0159 62.3 0.14 1069.0 0.04541 36 0.1270 0.0127 69.0 0.10 1338.0 0.03642 37 0.1131 0.0100 78.0 0.089 1700.0 0.02843 38 0.1007 0.0079 82.3 0.070 2152.0 0.02244 39 0.0897 0.0063 97.5 0.056 2696.0 0.01745 40 0.0799 0.0050 111.0 0.044 3400.0 0.01446 41 0.0711 0.0040 126.8 0.035 4250.0 0.01147 42 0.0633 0.0032 138.9 0.028 5312.0 0.00948 43 0.0564 0.0025 156.4 0.022 6800.0 0.00749 44 0.0503 0.0020 169.7 0.018 8500.0 0.005

Conclusiones Observaciones y Notas.

Para la correcta creación y utilización de un transformador, es necesario saber sobre la teoría de este, tanto de cálculo como construcción y las pruebas que se deben llevar a cabo para

que el transformador funcione correctamente. Además son importantes las pruebas ya que a partir de esto podemos decir que un transformador va a servir para lo que fue adquirido, ya que si se entrega un transformador defectuoso para alguna maquina o empresa, puede haber consecuencias graves, como la descompostura de una o varias máquinas con un valor económico elevado.

En el laboratorio logré entender muchas cosas que es difícil entender solo con la teoría ya que con la ayuda de mis compañeros pudimos hacer las conexiones correctamente, y a partir de esto, la observación y la previa teoría, se puede entender para que sirve cada prueba y con ellas concluir si el transformador está en buen estado o no.

No fue posible realizar la prueba de resistencia de aislamiento como tal, ya que las resistencias a medir fueron mayores de lo que el multímetro nos podía proporcionar, o sea mayores a 20 mega ohm, para lograr realizar la prueba de aislamiento con datos más precisos requeríamos de un medidor de resistencia de aislamiento o “megger” con el que no contábamos.

En la prueba de vacío, los datos que arrojaban el analizador y el multímetro eran muy parecidas para mí y mis compañeros, el voltaje nominal de entrada y salida, nunca fueron igual al teórico, pero sí muy parecido

En la prueba de corto circuido el voltaje para llegar a los 5 amperes fue muy parecido también al de mis compañeros, 21 volts, la diferencia fue que el transformador se calentó en esta prueba, algunos más que otros, pero ningún calentamiento grave, diría que no más de 35°C

Hojas de resultados en laboratorio (Asistencia firmado Práctica 1 individual, otras por equipo)