ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITOEXTENSIN LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE INGENIERA: PETROQUMICA

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS

Integrantes:

Chacn Liseth Jimnez Adriana Peaherrera Jessica Robalino Milton Soria Vannesa

Tema: El transformador monofsico.

Objetivos:

a) Conocer las relaciones de voltaje y corrientes de un transformador.

b) Estudiar las corrientes de excitacin, la capacidad en voltamperes y las corrientes de cortocircuito de un transformador.

Exposicin

Los transformadores son probablemente la parte de equipo de mayor uso en la industria elctrica. Varan e tamao desde unidades miniatura para radios de transistores, hasta unidades gigantescas que pesan toneladas y que se emplean en las estaciones centrales de distribucin de energa elctrica. Sin embargo, todos los transformadores tienen las mismas propiedades bsicas, que son las que vern a continuacin.

Cuando existe una induccin mutua entre dos bobinas o devanados, un cambio en la corriente que pasa por uno de ellos induce un voltaje en el otro. Todos los transformadores poseen un devanado primario y uno o ms secundarios. El devanado primario recibe energa elctrica de una fuente de alimentacin y acopla esta energa al devanado secundario mediante un campo magntico variable. La energa toma la forma de una fuerza electromotriz que pasa por el devanado secundario y, si se conecta una carga a ste, la energa se transfiere a la carga. As pues, la energa elctrica se puede transferir de un circuito a otro sin que exista una conexin fsica entre ambos. Los transformadores son indispensables en la distribucin de potencia en c-a, ya que pueden convertir la potencia elctrica que est a una corriente y voltajes dados, en una potencia equivalente a otra corriente a otra corriente y voltaje dados.

Cuando un transformador est funcionando, pasan corriente alterna por sus devanados y se establece un campo magntico alterno en el ncleo de hierro. Como resultado, se producen perdidas de cobre y hierro que representan potencia real (watts) y que hacen que el transformador se caliente. Para establecer un campo magntico se requiere una potencia reactiva (vars) que se obtiene de la lnea de alimentacin. Por estas razones, la potencia total entregada al devanado primario siempre es ligeramente mayor que la potencia total entregada por el devanado secundario. Sin embargo, se puede decir, que aproximadamente en casi todos los transformadores:

a) Potencia del primario (watts)=Potencia del secundario (watts)b) Voltamperes del primario (VA)=Voltamperes del secundario (VA)c) Vars del primerio= vars del secundario

Cuando el voltaje del primario se eleva ms all de su valor nominal, el ncleo de hierro (laminaciones) comienza a saturarse y la corriente de magnetizacin (de excitacin) aumenta con gran rapidez.

Los transformadores pueden sufrir cortocircuitos accidentales causados por desastres naturales o motivados por el hombre. Las corrientes del cortocircuito pueden ser muy grandes y, a menos que se interrumpan, queman al trasformador en un corto tiempo. El objetivo de este Experimento de Laboratorio es demostrar estos puntos importantes.

Instrumentos y Equipo:

Modulo de transformador EMS 8341 Modulo de fuente de alimentacin(120/208V c-a) EMS 8821 Modulo de medicin(100/100/250/250V) EMS 8426 Modulo de medicin(0.5/0.5/0.5A) EMS 8425 Cables de conexin EMS 8941 Otros (ohmmetro)

Procedimientos

Advertencia: En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! No haga ninguna conexin cuando la fuente est conectada! La fuente de desconectarse despus de hacer cada medicin!

1. Examine la estructura del modulo de transformador EMS 8341, fijndose especialmente en el transformador, las terminales de conexin y el alambrado.

a) El ncleo del transformador esta hecho de capas delgadas (laminaciones) de acero. Identifquelo.b) Observe que los devanados del transformador estn conectados a las terminales mostradas en la bobina del transformador.c) Observe que estos devanados van conectados a las terminales de conexin montadas en la cara del modulo.

2. Identifique los tres devanados independientes del transformador marcados en la cara del mdulo:

a) Anote e voltaje nominal de cada uno de los tres devanados:

TerminalesVoltaje (V c-a)

1 a 2120

3 a 4208

5 a 6120

b) Escriba el voltaje nominal entre las siguientes terminales de conexin:

TerminalesVoltaje (V c-a)

3 a 7104

7 a 876

8 a 428

3 a 8180

7 a 4104

5 a 960

9 a 660

c) Indique la corriente nominal de cada una de las siguientes conexiones:

TerminalesCorriente (A c-a)

1 a 20.5

3 a 40.1

5 a 60.25

3 a 70.3

8 a 40.3

3. Use la escala ms baja del ohmmetro y mida y anote la resistencia en c-d de cada uno de los devanados:

TerminalesResistencia ()

1 a 27.9

3 a 426.4

3 a 713

7 a 89.9

8 a 43.8

5 a 67.9

5 a 93.9

9 a 64.2

4. A continuacin medir los voltajes del secundario sin carga, cuando se aplican 120 V c-a al devanado primario.

a) Conecte el circuito que se ilustra en la figura 39-1.b) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste a 120 V c-a, segn lo indique el voltmetro conectado a las terminales 4 y N.c) Mida y ante el voltaje de salida E2.d) Reduzca a ceo el voltaje y desconecte la fuente de alimentacin.e) Repita los procedimientos (b, c y d) midiendo el voltaje de salida E2 para cada devanado que se indica.

TerminalesVoltaje (V c-a)

1 a 2115

3 a 4200

5 a 6115

3 a 7100

7 a 870

8 a 420

5 a 955

9 a 655

5. Conteste:

a) Concuerdan los voltajes medidos con los valores nominales?Si algunos difieren explique por qu.

Los valores de voltajes medidos si difieren de los valores nominales, pero no en grandes cantidades, estos son proporcionales entres ellos.

b) Puede medir el valor de la corriente magntica (de excitacin)? Por qu?

Solo existe corriente cuando esta un elemento de carga.

6. Los devanados 1 a 2 y 5 a 6 tienen 500 vueltas de alambre. El devanado 3 a 4 tiene 865 vueltas. Calcule las siguientes relaciones de vueltas.

a)

b)

7.

a) Conecte el circuito que aparece en la figura 39-2. Observe que el medidor de corriente I2 pone en cortocircuito al devanado 5 a 6.b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente el voltaje hasta que la corriente de cortocircuito I2 sea 0.4 A c-a.c) Mida y anote I1 y E1.

d) Reduzca a ceo el voltaje y desconecte la fuente de alimentacin.e) Calcule la relacin de corriente:

f) Es igual la relacin de corrientes a la relacin de vueltas? Explique Por qu?

La relacin de corrientes 1 y 2 es similar a la relacin del devanado 1 a 2 con el devanado 5 a 6 puesto que ambos devanados poseen un voltaje nominal igual y la misma cantidad de vueltas de alambre, adems las corrientes 1 y 2 corresponden a los devanados 1 a 2 y el devanado 5 a 6 respectivamente.

8.

a) Conecte el circuito que aparece en la figura 39-3. Observe que el medidor de corriente I3 pone en cortocircuito al devanado 3 a 4.b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente el voltaje hasta que la corriente que pasa por el devanado primario I1 sea 0.4 A c-a.c) Mida y anote I3 y E1.

d) Reduzca a ceo el voltaje y desconecte la fuente de alimentacin.e) Calcule la relacin de corriente:

f) Considere esta relacin de corriente, es la inversa de la relacin de vueltas? Explique por qu.

La inversa de la relacin de corrientes 1 y 2 es similar a la relacin del devanado 1 a 2 con el devanado 3 a 4 puesto que ambos devanados poseen un voltaje nominal diferente al igual que la cantidad de vueltas de alambre, adems las corrientes 1 y 3 corresponden a los devanados 1 a 3 y el devanado 5 a 6 respectivamente.

9. A continuacin determinar el efecto de saturacin del ncleo en la corriente de excitacin de un trasformador.

a) Conecte el circuito que se ilustra en la figura 39.4 observe que las terminales 4 y 5 de la fuente de alimentacin se van a utilizar ahora estas terminales proporcionan un voltaje variable de 0208 V c-a.b) Conecte la fuente de alimentacin y ajstela a 25V c.a. tomando esta lectura en el voltmetro conectado a las terminales 4 y 5 de la fuente de alimentacin.c) Mida y anote la corriente de excitacin, I1 y el voltaje de salida E2 para cada voltaje de entrada que se indica en la tabla.

E1V c-aI1mA c-aE2V c-a

250.0321

500.0645

750.0870

1000.0995

1250.1120

1500.17141

1750.29165

2000.55191

d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.

10. a) Marque los valores de corrientes anotados. Luego trace una curva continua que pase por todos los puntos marcados.b) Observe que la corriente de magnetizacin aumenta rpidamente despus de alcanzar cierto voltaje de entrada.c) Ha variado la relacin de voltaje entre los dos devanados, debido a la saturacin del ncleo? Explique por qu.

Si ya que la naturaleza del material con el cual est formado el ncleo depende directamente de dicho fenmeno, el cual consiste en la saturacin del ncleo hasta un cierto nivel permitiendo que permanezca constante la corriente aun cuando el voltaje aumente.

Prueba de conocimientos

1. Si la corriente de cortocircuito que pasa por el devanado secundario 9 a 6, fuera 1 A c-a, Cul sera la corriente que pasara por el devanado primario 1 a 2?

La corriente que pasara por el devanado 1 a 2 sera de 0.5 A c-a.

2. Si se pone en cortocircuito el devanado secundario 7 a 8 y el devanado primario 5 a 6 toma una corriente de 0.5 A c-a:

a) Calcule la corriente de cortocircuito que pasa por el devanado 7 a 8.

La corriente que pasa por el devanado 7 a 8 es de 0.71 A c-a.

b) Por qu se deben realizar estas pruebas con la mayor rapidez posible?

Para obtener mejores resultados, sin que estos poseen gran diferencia con los reales.

3. Si se aplica 120V c-a al devanado 3 a 4, indique los voltajes que se tendrn en:

a) Devanado 1 a 2 = 65 V c-db) Devanado 5 a 9 = 30 V c-dc) Devanado 7 a 8 = 40 V c-dd) Devanado 5 a 6 = 65 V c-d

4. Cul de los devanados del procedimiento 7 disipa ms calor? Por qu?

5. Si se aplica un voltaje de 120V c-a al devanado 1 a 2 con el devanado 5 a 6 en cortocircuito:

a) Cul sera la corriente de cada devanado?

TerminalesCorriente (A c-a)

1 a 20.5

3 a 42.2

5 a 61.45

3 a 72.5

7 a 82.4

8 a 42.15

5 a 90.5

9 a 60.5

b) Cuntas veces es mayor esta corriente que su valor normal?

En algunos casos el valor de la corriente es la misma, en otros el valor de la corriente es de 1 a 2 veces mayor que su valor normal.

c) Cuntas veces es mayor el calor generado en los devanados en estas condiciones, que en condiciones normales?

Bibliografa

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