7/23/2019 Transformador monofásico prueba de carga
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TEMA: Transformador Monofásico regulación con carga R, Ly C
1.- OBJETIVOS:
Analizar al transformador monofásico en carga Familiarizarse e identicar los bancos de carga resistiva, inductiva y
caacitiva !bservar la regulación del transformador a diversos niveles de carga
R, L y C
MARCO TEÓRICO:
TRANSFORMADOR
Los transformadores son disositivos electromagn"ticos estáticos #ue
ermiten artiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtenerotra tensión alterna mayor o menor #ue la anterior en la salida deltransformador$
%ermiten as& roorcionar una tensión adecuada a las caracter&sticas de losrecetores$ Tambi"n son fundamentales ara el transorte de energ&ael"ctrica a largas distancias a tensiones altas, con m&nimas erdidas yconductores de secciones moderadas$
FUNCIONAMIENTO:
Constan esencialmente de un circuito magn"tico cerrado sobre el #ue searrollan dos bobinados, de forma #ue ambos bobinados están atravesadosor el mismo 'u(o magn"tico$ )l circuito magn"tico está constituido *arafrecuencias industriales de + -z. or c/aas de acero de oco esesorailadas, ara evitar las corrientes arásitas$
)l bobinado donde se conecta la corriente de entrada se denomina rimario,y el bobinado donde se conecta la carga 0til, se denomina secundario$
La corriente alterna #ue circula or el bobinado rimario magnetiza eln0cleo de forma alternativa$ )l bobinado secundario está as& atravesado or
un 'u(o magn"tico variable de forma aro1imadamente senoidal y esta
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variación de 'u(o engendra or la Ley de Lenz, una tensión alterna en dic/obobinado$
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO:
Los transformadores, como la mayor&a de las má#uinas el"ctricas, disonende un circuito magn"tico y dos circuitos el"ctricos$ 3obre el n0cleomagn"tico, formado or c/aas ailadas, van arrollados dos bobinados #uese denominan rimarios y secundarios$
Al conectar el bobinado rimario de 42 esiras a una tensión alterna, se creaun 'u(o magn"tico alterno$ )ste 'u(o magn"tico, #ue se establece en todo elcircuito magn"tico, recorre el bobinado secundario de 45 esiras induciendoen "l una fuerza electromotriz roduciendo la tensión en bornes 65$ A larelación de tensiones entre el rimario y secundario se le llama relación detransformación, ara un transformador ideal se cumle7
8ónde7 m 9 relación de transformación 62 9 tensión del rimario *6. 65 9 tensión del secundario *6. 42 9 n0mero de esiras del rimario 45 9 n0mero de esiras del secundario
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%otencia aarente
La otencia aarente *tambi"n llamada comle(a. de un circuito el"ctrico decorriente alterna es la suma *vectorial. de la energ&a #ue disia dic/ocircuito en cierto tiemo en forma de calor o traba(o y la energ&a utilizadaara la formación de los camos el"ctricos y magn"ticos de suscomonentes #ue 'uctuara entre estos comonentes y la fuente de energ&a$
)sta otencia no es la realmente consumida :0til:, salvo cuando el factor de
otencia es la unidad (cos φ=1), y se;ala #ue la red de alimentación de uncircuito no sólo /a de satisfacer la energ&a consumida or los elementosresistivos, sino #ue tambi"n /a de contarse con la #ue van a :almacenar:bobinas y condensadores$ 3e la designa con la letra S y se mide envoltamerios (VA)$
3u fórmula es7
%otencia activa
)s la otencia #ue reresenta la caacidad de un circuito ara realizar unroceso de transformación de la energ&a el"ctrica en traba(o$ Los diferentesdisositivos el"ctricos e1istentes convierten la energ&a el"ctrica en otrasformas de energ&a tales como7 mecánica, lum&nica, t"rmica, #u&mica, etc$)sta otencia es, or lo tanto, la realmente consumida or los circuitos$Cuando se /abla de demanda el"ctrica, es esta otencia la #ue se utiliza
ara determinar dic/a demanda$
<
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3e designa con la letra P y se mide en vatios ()$ 8e acuerdo con sue1resión, la ley de !/m y el triángulo de imedancias7
Resultado #ue indica #ue la otencia activa es debido a los elementosresistivos$
%otencia reactiva
)sta otencia no tiene tamoco el carácter realmente de ser consumida ysólo aarecerá cuando e1istan bobinas o condensadores en los circuitos$ Laotencia reactiva tiene un valor medio nulo, or lo #ue no roduce traba(o0til$ %or ello #ue se dice #ue es una otencia devastada *no roduce vatios.,se mide en voltamerios reactivos (VAR) y se designa con la letra !$
F"c#o$ %& Po#&'c"
)l llamado triángulo de otencias es la me(or forma de ver y comrender de formagráca #u" es el factor de otencia o coseno de => *Cos . y su estrec/a relacióncon los restantes tios de otencia resentes en un circuito el"ctrico de corrientealterna$
?
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Como se odrá observar en el triángulo de la ilustración, el factor deotencia o coseno de => *Cos . reresenta el valor del ángulo #ue seforma al reresentar grácamente la otencia activa *P. y la otenciaaarente *S., es decir, la relación e1istente entre la otencia real de traba(oy la otencia total consumida or la carga o el consumidor conectado a uncircuito el"ctrico de corriente alterna$ )sta relación se uede reresentartambi"n, de forma matemática, or medio de la siguiente fórmula7
)s un indicador del correcto arovec/a@miento de la energ&a el"ctrica$ )lFactor de %otencia uede tomar valores entre y 2, lo #ue signica #ue7
1
Muy malo *+, e1celente
%or e(emlo, si el Factor de %otencia es ,+ (valor mínimo exigido por la
EPESF) indica #ue del total de la energ&a abastecida or la 8istribuidora sóloel + B de la energ&a es utilizada or el Cliente mientras #ue el + B restantees energ&a #ue se desarovec/a$
)n los artefactos tales como lámaras incandescentes *focos., lanc/as,calefón y estufas el"ctricas, toda la energ&a #ue re#uieren ara sufuncionamiento se transforma en energ&a lum&nica o energ&a calórica, en
estos casos el Factor de %otencia toma valor 2 *2 B energ&a activa.$
.- E!UIPO:
E/0o /#2"%o
Fuente (a AC TransformadorMonofásico
+
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6at&metro Analógico 6olt&metros yAmer&metros
Cables conectores 3itc/
• Danco de resistencias trifásico$• Danco de inductancias trifásico$• Danco de caacitancias trifásico$• Amer&metro
E
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3.- PROCEDIMIENTO:
<$2$ 6ericar #ue el interrutor del circuito de carga est" en estado abierto
<$5$ Realizar las cone1iones del diagrama de la gura <$2 manteniendo elcircuito sin energ&a
<$<$ Colocar el selector del Danco de Resistencias en su osición MGHMA Ren terminales, e#uivalente a m&nima corriente
<$?$ Alimentar el Circuito %rimario con una tensión nominal deltransformador *62., el mismo #ue se debe mantener constante a lo largo detodo el e1erimento$ Cierre el interrutor T<
<$+$ Cerrar el interrutor de la carga
<$E$ Hncrementar la Carga del transformador con el cursor del banco deresistencias de manera #ue se roduzcan incrementos de corriente de $+Amerios *H2., /asta un má1imo de ?$+ Amerios
<$I$ Tomar lecturas de 62, H2, 65 y H5
<$J$ Aagar la fuente
<$$ Abrir el interrutor de la carga y reemlace el banco de resistencias oruno de inductancias, con el selector en la osición cero *., active la fuentey cierre el interrutor de la carga
<$2$ Hncrementar la carga del transformador con el selector de lainductancia utilizada desde la osición /asta la E, tome lecturas de 62, H2,65 y H5$ *6eri#ue en cada medición #ue la tensión de entrada seaconstante.$
4. CUESTIONARIO
TABU5ACIÓN DE DATOS:
CAR6A RESISTIVA
V1 7V8 V 7V8 I1 7A8 I 7A8 P1 78
I
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22+ 5
22+ 2,+ 2,I 2+
22+ JJ 2,I+ 5 2J
22+ JJ 5,2 5,+ 55+
22+ JI,+ 5,+ < 5E+
22+ JE 5,I <,+ <2
CAR6A CAPACITIVA
NIVE5 V1 7V8 V 7V8 I1 7A8 I 7A8 P1 78
!FF 22+ ?,5
2 22+ <
5 22+ <,+ ,I ,I 2
< 22+ ? 2,5 2,5+ 2
? 22+ ? 2,? 2,J 2+ 22+ ? 2,J 5,? 2
E 22+ ? 5,5 5,J 2+
I 22+ ?,2 5,++ <,? 5
CAR6A INDUCTIVA
NIVE5
V1 7V8 V7V8
I1 7A8 I 7A8 P178
!FF 22+ 2
2 22+ ,+ ,? 2
5 22+ 5 2,5 ,? 2+
< 22+ 5 2,E5 2,I 5+
? 22+ 5,+ 5,? 5,++ <
+ 22+ 2, 5,IE <,< ?
E 22+ 2, <,<? <,? +
Realizar un solo gráco con las caracter&sticas de la regulación deltransformador monofásico ara las cargas Resistiva, Hnductiva yCaacitiva
CAR6A RESISTIVA
J
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$+ 2 2$+ 5 5$+ < <$+ ?J<
J?
J+
JE
JI
JJJ
2
5
<5
JJ JJJI$+
JE
I 7A8
V 7V8
Análisis:
Como se observa en la curva de regulación ara una carga resistiva el
volta(e conforme aumenta la corriente, resenta un decaimiento en su valor,
esto es roducido dado #ue la carga resistiva conforme aumenta la
corriente, ierde caracter&sticas resistivas de a oco, además #ue a una
corriente mayor resenta un calentamiento or lo cual se ierde energ&a or
efecto Koule, esto /ace en consecuencia #ue el volta(e decaiga$
CAR6A CAPACITIVA
$+ 2 2$+ 5 5$+ < <$+ ?5$?
5$E
5$J
<
<$5
<$?
<$E
<$J
?
?$5
?$??$5
<
<$+
? ? ? ??$2
I 7A8
V 7V8
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Análisis:
%ara este tio de carga se observa lo contrario #ue la curva de regulación
anterior, ues en esta, el volta(e resenta un aumento en su valor, esto se
debe a #ue la carga caacitiva almacena energ&a en forma de camoel"ctrico, lo #ue genera un aumento de tensión$
CAR6A INDUCTIVA
$+ 2 2$+ 5 5$+ < <$+ ?J$+
$+
2
2$+
5
5$+
<
2
$+
5 5
5$+
2$2$
I 7A8
V 7V8
Análisis:
Al igual #ue la curva de regulación ara una carga resistiva, esta curvaresenta un decaimiento, ues al igual #ue la resistiva esta carga inductiva
genera efecto Koule y ierde energ&a, lo #ue roduce una ca&da de tensión$
Analizar la regulación general y con cada una de las cargas R, L y C
CAR6A RESISTIVA:
Analizando las cargas resistivas se uede observar #ue el volta(e y lacorriente se encuentran en fase$
)ntonces7 ∅=0
2
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%or lo #ue, se tiene un factor de otencia unitario$ f$92
CAR6A CAPACITIVA:
%ara cargas caacitivas, la corriente se encuentra adelantada resecto alvolta(e$
)ntonces7 ∅>0
%or lo #ue, en este caso se tiene un factor de otencia adelantado$
CAR6A INDUCTIVA:
)n el análisis de cargas inductivas como ueden ser motores ytransformadores, la corriente se encuentra retrasada grados conresecto al volta(e$
)ntonces7 ∅<0
%or lo #ue, en este caso se tiene un factor de otencia retrasado$
8eterminar y gracar la %otencia Reactiva y el factor de otencia con
los datos obtenidos en cada medición
%otencia Activa7 P1= Pvatimetro N
%otencia Aarente7 S1= I
1∗V
1 [VA ]
%otencia Reactiva7 Q=√ S12− P
1
2 [VAr ]
Factor de %otencia7 f . p.= P
1
S1
CAR6A RESISTIVA
%ara una carga resistiva se cumle #ue7
S 7VA8 ! 7V"$8 9.0.
1*, J+,2J<E ,JI
1*, ,JI ,J?
41*, JI,I<? ,<5
;*, 222,?++
,55
3*;, J5,I<5J ,EE
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CAR6A CAPACITIVA
%ara una carga caacitiva se cumle #ue7
S 7VA8 ! 7V"$8 9.0.
;*, I,JJ ,25?
13; 2<I,E? ,I5
1<1 2E,E ,E5
5E,IE ,?J
,3 5+5,++ ,+
+3*, 55,+I ,EJ
CAR6A INDUCTIVA
%ara una carga inductiva se cumle #ue7
S 7VA8 ! 7V"$8 9.0.
4< ??, ,52I
13; 2<I,2J ,2
1;<*3 2J?,E2 ,2<?
< 5I?,<+ ,2
31*4 <2?,JI ,25E
3;4*1 <J,J< ,2<
Po#&'c" R&"c#"
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2 5 < ? + E I J
+
2
2+
5
5+
<
<+
?
Resistiva Caacitiva Hnductiva
P"sos
! 7V"$8
F"c#o$ Po#&'c"
2 5 < ? + E I J
$+
$2
$2+
$5
$5+
Resistiva Caacitiva Hnductiva
P"sos
FP
Análisis:
)l factor de otencia de la carga resistiva es aro1imadamente 2, uesto#ue toda su otencia activa *real. se convierte en aarente, es decir noe1isten "rdidas or otencias reactivas$
CONC5USIONES
Como se observó en el análisis de las grácas el valor del factor deotencia ara una carga resistiva es uno uesto #ue no e1isteotencia reactiva, es decir #ue toda la otencia activa *real. se
convierte en aarente$
2<
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Los datos obtenidos en la ráctica al arecer ten&an un error grandeya #ue algunos valores obtenidos no concuerdan con lo #ue seconoce en la teor&a
Los elementos tienen tolerancias or lo cual los cálculos resentaránerrores$
BIB5IO6RAF>A
Teor&a y análisis de las má#uinas el"ctricas A$ )$ Fitzgerald Má#uinas el"ctricas y transformadores Hrving L$ Ooso, %-$8 Má#uinas el"ctricas )stifan C/aman Má#uinas el"ctricas M$ %$ OostenPo, LM RiotrousPi
2?
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