EXPERIENCIA II

TRANSFORMADOR MONOFASICO

Integrantes: Jacob Chávez C. 2960092-9

Francisco Rubilar 2960064-3

Paralelo: 2

Profesor: Pedro Lopez

Fecha: 17 de Octubre 2012

Introducción

En este informe, se registrara lo realizado en el laboratorio, lo que se realizo en este fueron 3 ensayos: cortocircuito, vacío y con carga, con los cuales obtendremos los datos de tensión, corriente y potencia; logrando determinar sus respectivos parámetros experimentales.

Objetivos

Determinar la curva de magnetización. Observar el fenómeno de la tensión inducida en el transformador. Determinar el circuito equivalente del transformador. Determinar la regulación y eficiencia del transformador para una carga resistiva

pura.

Desarrollo del Laboratorio

Ensayo de vacío

Transformador

Tabla de valores del ensayo de vacío

I[A] 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,17 0,19 0,23 0,29 0,33 0,40 0,51 0,59V[V]

34 54 72 90 106 118 138 148 163 175 185 195 212 220

2.-Ensayo Cortocircuito:

Datos medición

I nominal=2,7[ A] V =7,4[V] P =17[W]

Transformador

Voltimetro

AmperímetrosVariac

3.- Ensayo con carga

Datos medición

V= 110[V] I= 2,05[A] P= 225[W]

Instrumentos Utilizados:

Variac: Es un transformador variable, con el cual se puede obtener una tensión regulable de salida de corriente alterna. EL utilizado en el laboratorio, es de marca Powerstat, el cual tiene una regulación entre un 0-100%.

Amperímetro: Instrumento utilizado para medir y detectar pequeñas intensidades de corriente que recorren un circuito eléctrico. El utilizado en el laboratorio tiene un rango de

Variac

Transformador

Reóstato

Amperímetro

Watmetro

Voltimetro

1-5 [A], del cual se uso los 5[A] para los tres ensayos. En el ensayo de vacío se uso solo un amperímetro, mientras que en el ensayo de cortocircuito y el con carga, se utilizaron dos.

Voltímetro: Instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial existente entre dos puntos de un circuito eléctrico. En la experiencia, éste es ubicado en paralelo para poder realizar la medida que nos piden. La escala de este instrumento es 150-300-600 [V] en el ensayo de vacío, utilizándose el de 300 [V] y dos voltímetros; la escala en el ensayo de cortocircuito es de 30-60-120[V], utilizándose los 30 [V] y un solo voltímetro: y en el ensayo con carga la escala es de 150-300-600 [V], utilizándose un solo voltímetro.

Reóstato: Instrumento resistor de resistencia variable, capaz de sobrellevar corriente y tensiones altas, además de disipar potencias grandes.

Analizador de Redes: Dispositivo que permite el análisis y obtención de las propiedades de los circuitos eléctricos, obteniendo la potencia activa de la carga, la marca de este instrumento utilizado en el laboratorio es fluke.

Transformador: Dispositivo eléctrico, el cual permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa es la misma que sale (transformador ideal, sin pérdidas), pero en las maquinas reales, existe un pequeño porcentaje de perdidas, dependiendo de las características que éstas tengan. Los datos del transformador que utilizamos en el laboratorio fueron:

Inom = 2,72 y 5,42 [A].

Vnom= 220/110 [V].

S= 600[VA].

Desarrollo

Ensayo de Vacío

Voltaje [V] Corriente nominal del primario [A] Potencia [W]220 0,59 20

Se sometió al devanado primario a tensión nominal, a continuación se calcula RFe

y XM :

Rfe=V 2

P⇒Rfe=2202

20⇒Rfe=2420 [Ω ]

Xm= V 2

√¿¿¿

Ensayo de Cortocircuito

Voltaje [V] Corriente nominal del primario [A] Potencia [W]7,4 2,7 17

Se consideró que las resistencias y reactancias entre el primario y secundario son iguales. Por lo tanto, a corriente nominal se tiene.

Req= P

I 2= 17

2,72=2,331 [Ω ]⇒R1=R´2=1,166 [Ω]

Xeq=√(V∗I )2−P2

I 2 =√19,982−172

2,72 =1, 439 [Ω ]⇒X1=X ´2=0,719 [Ω ]

Ensayo con carga

Voltaje [V] Corriente nominal del primario [A] Potencia [W]110 2,05 225

Zc=¿ V∨¿2

|S|∠0 °=1102

225=53,8∠0 ° [Ω ]¿

Preguntas:

1.- Determinar la curva de magnetización del transformador y explicar por qué se produce eso.

Voltaje [V] Corriente [A]34 0,0354 0,0572 0,0790 0,09

106 0,11118 0,13138 0,17148 0,19163 0,23175 0,29185 0,33195 0,4212 0,51220 0,59

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

50

100

150

200

250

Curva de magnetización

Curva de magnetización

Cuando actúa un campo magnético sobre un material ferromagnético, éste no pierde todo el magnetismo al terminar de actuar el campo, ya que permanece con un cierto magnetismo residual. Este fenómeno se llama histéresis magnética, es decir inercia o retardo.

El comportamiento de la curva mostrada en el gráfico anterior es la siguiente: en su primera parte se asemeja a una línea recta, posteriormente se va transformando en una curva, hasta finalmente hacerse prácticamente plana.

Al principio existe un pequeño aumento de la intensidad de corriente, provoca que aumente la tensión. A partir de un punto, existe un aumento de la intensidad de corriente que va generando cada vez haciendo más pequeño el cambio en la tensión, hasta llegar hasta un punto de saturación del núcleo, en este punto la tensión no puede aumentar más, aunque aumente la intensidad de corriente.

2.- A partir de los ensayos realizados, obtener el circuito equivalente del transformador referido al primario y secundario. Dibuje el circuito equivalente del transformador en ambos casos.

Circuito referido al primario:

Donde: R1=1,166 [Ω]; Xσ1=0,719 [Ω¿ ; RFe=2420 [Ω]; XM=377,39 [Ω]; X’σ2= 0,719 [Ω]; R’2=1,166 [Ω], V1=220 [V ], V’2=220 [V]

Circuito referido al secundario: Donde:

R’1=0,2915 [Ω], X’σ1=0,179[Ω], R’Fe=93,348 [Ω], X’M=605 [Ω], Xσ2= 0,179[Ω], R2=0,2915 [Ω], V’1=110 [V ], V2=110 [V ]

3. Determinar la regulación del transformador para la carga ensayada.

El voltaje de la carga se despeja por la siguiente ecuación

V 2=Rcarga∗I 2

Las corrientes podemos calcularlas del siguiente sistema de ecuaciones

Por LVK setiene

220∠0 °=I 1∗(1,166+ j 0,719 )+ I 0∗(2420+ j 377,39)

220∠0 °=I 1∗(1,166+ j 0,719 )+ I2∗(1,166+ j 0,719+214,634)

I 1=I 2+ I 0

I 1=1,10818∠ (−1,09 )°

I 0=0,08929∠ (−9,06 )°

I 2=1,0134∠ (−0,39 )°

V 2=214,634∗1,0134∠ (−0,39 ) °=217,51∠ (−0,39 ) °

La regulación esta dado por

σ=|V 2ideal|−¿V 2real∨ ¿

|V 2ideal|∗100¿

σ=|220|−¿217,64∨ ¿|220|

∗100 %=1,07 %¿

4.- Determinar el rendimiento del transformador.

η= PsalPentrada

∗100 % ¿225

242,35∗100 %=90,78 %

De la pregunta anterior vemos que la corriente de entrada es I 1=1,10818∠ (−1,09 )° [A ] y la tención de entrada es 220[V]

Sabiendo que Pentrada=Real V 1∗I 1¿ = Real220*1,1018∠1,09= 242,35 [W]

η= 225242,35

∗100 %=90,78 %

Conclusiones

A través de la experiencia realizada y los datos obtenidos en ésta, se pudo hacer una serie de cálculos que nos arrojaron las siguientes conclusiones:

El cálculo del rendimiento del transformador nos arrojó un valor de 90,78%. Este valor nos muestra un resultado óptimo del uso del transformador, sin embargo, el 9,22% restante, nos muestra que existen pérdidas en el transformador.

El transformador tiene como función aumentar o disminuir la tensión en un circuito. En el caso del laboratorio el voltaje pasa de AT a BT, manteniendo la potencia constante.

Al realizar la curva de magnetización, se obtuvo una aproximación de la curva, obteniendo como pendiente la permeabilidad magnética. En el gráfico se observa como varía la densidad de flujo a medida que varía la intensidad.

En el ensayo de cortocircuito, no se realiza en el secundario, debido que al hacer esto se tendría que trabajar con corriente nominal, lo cual no hace muy viable el ensayo.