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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

LABORATORIO DE CONVERSION ELECTROMECANICA DE

ENERGIA

PREPARATORIO

Prctica #: 3

Tema: EL TRANSFORMADOR MONOFSICO CARACTERSTICAS DEOPERACINFecha de Realizacin: 2013 / 09 / 03

ao mes da

Realizado por:

Alumno (s): RENATO DIAZ Grupo:

(Espacio Reservado)Fecha de entrega: ____ / ____ / ____ f. ______________________

ao mes da Recibido por:

Sancin: ________________________________________________

Perodo: Ago - Ene

Ene - Jun

1

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OBJETIVOS:

Determinar la polaridad de los devanados de un transformador monofsico. Encontrar la relacin de transformacin de voltaje y corriente entre los devanados

primario y secundario.

Determinar los parmetros del circuito equivalente del transformador mediante laspruebas de vaco y cortocircuito. Determinar su comportamiento de operacin bajo condiciones de carga.

EQUIPOS:

Transformador monofsico Ampermetro de ca Voltmetro de ca Vatmetro de ca Autotransformador (Variac) Banco de resistencias

TRABAJO PREPARATORIO.

1. Dibujar un diagrama esquemtico en corte de un transformador monofsico eidentificar sus componentes y explicarlos.

La bobina "primaria" recibeuna tensin alterna que har

circular, por ella, una corrientealterna. Esta corriente inducirun flujo magntico en el ncleode hierro. Como el bobinado"secundario" est arrollado sobreel mismo ncleo de hierro, elflujo magntico circular a travsde sus espiras.

Al haber un flujo magntico queatraviesa las espiras del "secundario", se generar por el alambre del secundario una tensin.

Esquema de Transformador Monofsico (Alzado-corte)

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Esquema de Transformador Monofsico (Planta)

Los transformadores para circuitos trifsicos pueden construirse de dos maneras. Estasson:

a) Tomando tres transformadores monofsicos y conectndolos en un grupotrifsico.

b) Haciendo un transformador trifsico que consiste en tres juegos de devanadosenrollados sobre un ncleo comn.

El circuito equivalente de un banco trifsico de transformadores puede trazarseconectando los circuitos equivalentes de las unidades de acuerdo con las conexiones del

banco. Por ejemplo, en la figura a puede verse el circuito equivalente de un bancoestrella-estrella y en la figura b un circuito equivalente de un banco tringulo. Las Yrepresentan las admitancias en circuito abierto o de excitacin y las Z las impedancias encortocircuitos o equivalentes

2. Explique la forma en que se ensamblan las lminas del ncleo de lostransformadores.El ncleo est formado por varias chapas u hojas de metal (generalmente materialferromagntico) que estn apiladas una junto a la otra, sin soldar, similar a las hojas de un

libro.

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Adems podemos decir que las lminas son rectangulares o en forma de L que seensamblan y solapan alternativamente en capas adyacentes.

3. En un transformador monofsico de 10 kVA, en un monofsico de 100 kVA y en untrifsico de 100 MVA cul seria la forma del ncleo y como estaran dispuestas lasbobinas para cada uno de los transformadores citados anteriormente y por qu?

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4. Explique el significado de los siguientes trminos: Primario, secundario, prdidas enel cobre, prdidas por histresis, prdidas por corrientes de Eddy, Eficiencia,regulacin de voltaje, flujo de dispersin, voltaje de impedancia y polaridad.

PRIMARIO Y SECUNDARIO

Los bobinados son simplemente alambre generalmente de cobre enrollado en las piernasdel ncleo. Segn el nmero de espiras (vueltas) alrededor de una pierna inducir unvoltaje mayor. Se juega entonces con el nmero de vueltas en el primario versus las delsecundario.

En un transformador monofsico el bobinado primario con N1 espiras es aquel por elcual ingresa la energa y el secundario con N2 espiras es aquel por el cual se

suministra dicha energa.

PRDIDAS EN EL COBREPrdidas en el cobre son prdidas por resistencias en las bobinas primaria y secundaria

del transformador. Son proporcionales al cuadrado de la corriente de dichas bobinas.

PRDIDAS POR HISTRESISLas prdidas por histresis estn asociadas a los reacomodamientos de los dominiosmagnticos en el ncleo durante cada medio ciclo. Ellos son una funcin compleja, nolineal, de la tensin aplicada al transformador.

PRDIDAS POR CORRIENTES DE EDDYLas prdidas por corrientes parsitas son prdidas por resistencia en el ncleo deltransformador. Son proporcionales al cuadrado de la tensin aplicada al transformador.

EFICIENCIA

La eficiencia de un transformador se define como el cociente de la potencia de saliday dela entrada x 100.

Ps, salida= potencia requerida por la carga conectada al transformadorPe, entrada= potencia absorbida de la red.Pp, prdidas= potencia de prdidas interiores del transformador.

Eficiencia en % = ( Ps x 100 ) / Pe

Pe = Pp + Ps

Eficiencia en % = ( Ps x 100 ) / ( Pp + Ps )

REGULACIN DE VOLTAJE

La regulacin de tensin de un transformador es simplemente la medida de la variacin

de la tensin respecto a la de vaco que se aplica sobre la carga cuando esta ltima vara.

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El Coeficiente de Regulacin de Voltaje o la Regulacin de Voltaje (RV) es una cantidadque compara el voltaje de salida sin carga (en Vaco) con el voltaje de salida a plenacarga y se define por la ecuacin.

FLUJO DE DISPERSIN

Los flujos fLP y fLS que salen del ncleo y pasan solamente a travs de una de lasbobinas de transformador son flujos de dispersin. Estos flujos escapados producen unaautoinductancia en las bobinas primaria y secundaria y los efectos de esta inductanciadeben tenerse en cuenta.

VOLTAJE DE IMPEDANCIALa impedancia de cualquier transformador se determina mediante la prueba o ensayo de

corto circuito.

Para realizar la prueba se pone el bobinado secundario del transformador en cortocircuitoy se alimenta el bobinado primario con un voltaje alterno regulable.

El voltaje alterno regulable parte de cero voltios y va incrementando su valor hastaalcanzar las corrientes (se entiende que es corriente alterna) nominales en ambos

bobinados del transformador.

Con los valores nominales de corriente en ambos bobinados se mide el valor del voltajeen el primario (Ecc) y se determina la impedancia del transformador utilizando lasiguiente frmula

Imp = Ecc x 100 / E1 (%)

Donde:

Imp = Impedancia del transformador en %.Ecc = Voltaje o tensin de cortocircuito.E1 = Voltaje primario nominal.

POLARIDAD.Las bobinas secundarias de los transformadores monofsicos se arrollan en el mismosentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, segn el criterio del fabricante.Debido a esto, podra ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria y la de la

bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.

5. Explique cmo se realiza la prueba de polaridad con el objeto de realizar conexionescorrectas en el laboratorio.

Para realizar el ensayo de polaridad en un transformador monofsico, debemos identificarlas respectivas bobinas, primaria y secundaria, a continuacin se unen las conexiones

adyacentes del lado derecho, es decir un borne de baja con un borne de alta, Luegoaplicamos una tensin alterna en los terminales de alta tensin y se toman lecturas de

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voltaje primero de la tensin aplicada y luego de la tensin de los terminales adyacentesde alta y de baja tensin del lado izquierdo.

LADO DE ALTA TENSION LADO DE BAJATENSION

TRANSFORMADOR MONOFASICO.

Al realizar el ensayo de polaridad nos da como resultado una polaridad sustractiva, por elhecho de que el voltaje medido resulto ser menor al voltaje aplicado al transformador.

Voltaje medido: 80 VVoltaje aplicado: 176 V

Si:

En este caso es polaridad sustractiva, con lo cual los puntos de polaridad seran lossiguientes:

6. Explique porque lado (primario o secundario) se debe realizar la prueba de circuitoabierto y la prueba de corto circuito en un transformador.

PRUEBA EN VACO O DE CIRCUITO ABIERTOEsta prueba se puede efectuar alimentando indiferentemente el devanado primario osecundario del transformador, manteniendo el devanado no utilizado abierto. Tal eleccinest en funcin de la tensin de alimentacin disponible. En el ensayo en circuito abiertoel devanado del transformador, generalmente el del lado de mayor tensin (si eltransformador es de MT o AT), se deja en circuito abierto y en el otro devanado se aplicala tensin nominal.

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Ensayo de Circuito Abierto

PRUEBA EN CORTOCIRCUITOEn el ensayo en cortocircuito un devanado del transformador, generalmente el del lado de

baja tensin, se cortocircuita. En el otro extremo se aplica una tensin inferior a lanominal, tal que haga pasar por el devanado en cortocircuito la corriente nominal deldevanado conectado a la fuente de alimentacin.

La tensin que se aplica al devanado correspondiente, (que debe ser el de baja tensin sies un trafo de MT o AT), es del orden del 2 al 15 por ciento de la tensin nominal

del transformador. Los porcentajes inferiores corresponden a los transformadores demayor potencia. Dicha tensin recibe el nombre de tensin de cortocircuito, siendo unvalor caracterstico del transformador de tensin proporcionado por el fabricante y quese expresa en porcentaje respecto a la tensin nominal.

Ensayo de Cortocircuito

7. Explicar la relacin de transformacin tomando en consideracin el nmero deespiras, voltajes y corrientes de los devanados primados y secundarios.

La relacin de transformacin (m) de la tensin entre el bobinado primario y elbobinado secundario depende de los nmeros de vueltas que tenga cada uno. Si elnmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple

de tensin.

Donde: (Vp) es la tensin en el devanado primario o tensin de entrada, (Vs) es la tensinen el devanado secundario o tensin de salida, (Ip) es la corriente en el devanado

primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario ocorriente de salida, devanados primario (Np) y secundario (Ns).

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BIBLIOGRAFIA

http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_7_Transformador.pdf

http://www.cpraviles.com/fpblog/ELE/ELECTROTECNIA_TRANSFORMADORES.pdf

http://modulodemejora.files.wordpress.com/2008/09/pruebas-sobre-transformadores.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador#El_n.C3.BAcleo http://inggilberto.com/REGULACION%20DE%20VOLTAJE.htm http://www.um.edu.ar/catedras/claroline/backends/download.php?url=L1ByYWN

0aWNhc19kZV9MYWJvcmF0b3Jpby9UcmFuc2Zvcm1hZG9yMS5wZGY%3D&cidReset=true&cidReq=ELECTAPLI