laboratorio 4 - transformador trifásico

8/18/2019 Laboratorio 4 - Transformador Trifásico

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TECSUP Laboratorio de Máquinas Eléctricas y Transformadores

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OPERACIÓN DE

MAQUINAS ELECTRICAS

Y TRANSFORMADORES

Laboratorio 4

“ EL TRANSFORMADOR TRIFASICO”

2016


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Laboratorio de Máquinas Eléctricas y Transformadores TECSUP

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“ EL TRANSFORMADOR TRIFASICO” OBJETIVOS:

1. Al finalizar la práctica de laboratorio el alumno será capaz de usar el transformadortrifásico y mediante pruebas básicas a esta máquina podrá calcular su rendimiento ycomprender su principio de funcionamiento además de conectarle cargas simulando unasituación real de operación.

FUNDAMENTO TEORICO:

EL TRANSFORMADOR TRIFASICO

El transformador trifásico es el de más extensa aplicación en los sistemas de transportes ydistribución de energía eléctrica. Dado que los niveles de energía eléctrica que se manejanen estos casos son elevados, este tipo de transformadores se construyen para potenciasnominales también elevadas.

Se puede decir que un transformador trifásico está constituido por tres transformadoresmonofásicos montados en un núcleo magnético común. Los principios teóricos que se hanexpuesto para los sistemas monofásicos son totalmente aplicables a los trifásicos, teniendoen cuenta que ahora se aplicarán para cada una de las fases de estos.

Figura 1

También es posible la elaboración de un transformador trifásico a partir de trestransformadores monofásicos constituyendo lo que se conoce comobanco de trestransformadores monofásicos . Con las tres bobinas primarias conectadas en estrella odelta, se forma el primario trifásico; y con las tres secundarias monofásicas, conectadastambién en estrella o delta se forma el secundario trifásico.


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Figura 2: Banco de transformadores: Conexión Dy, Conexión Yy.

ENSAYO DE VACIO DE UN TRANSFORMADOR TRIFASICO

Se lleva cabo de la misma manera que para un transformador monofásico, en la figura3 se muestra la el esquema eléctrico del ensayo de vacío, de preferencia el ensayo sedebe realizar en el lado de baja tensión.

Figura 3: Ensayo de Vacio, lado de baja

Por desequilibrio magnético en un transformador trifásico de un solo núcleo, la corrientede vacío en la rama central es menor que en las bobinas ubicadas en las ramas de losextremos, por lo tanto.

I0= (I A0+IB0+IB0)/3

Donde:I A0, IB0 y IC0 Corrientes de fases en el circuito monofásico.Z1, de seguirse la recomendación, sería la impedancia en el lado de baja tensión.

I 1 I 2

I 0

Z Z´ 2

V´ 2 Z 0 V 1

A


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Figura 4. Circuito monofásico del transformadorEn vacio la impedancia predominante es Z0 , por lo cual las otras impedancias puedendespreciarse, por lo cual podríamos considerar el siguiente circuito.

Figura 5. Circuito monofásico del transformador Detalle de rama de excitación

Para encontrar la corriente de vacío del ensayo de un transformador, debemos tener encuenta el tipo de conexión.

CONEXIÓN ESTRELLA

CONEXIÓN TRIÁNGULO

Donde:R C Resistencia equivalente por histéresis y pérdidas en el núcleo y por corrientes

parásitas que produce el flujo mutuo alterno ϕ m en el núcleo.XM Reactancia mutua que produce el flujo mutuo en ohms.I0 Corriente sin carga, en fase con el voltaje de suministro, que produce las pérdidas

en el núcleo debidas a histéresis y a corrientes parásitas.IM Corriente de magnetización en el núcleo, que produce el ϕ m.

Del siguiente circuito podemos determinar la potencia trifásica que consume R C

Podemos despejar R C

I1 I2

I0

Z1 Z´2

V 2́ V1

0

R C XM IC IM


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Donde:

Tener cuidado con el tipo de conexión:

CONEXIÓN ESTRELLA


Además:

Encontramos:

ENSAYO DE CORTOCIRCUITO DE UN TRANSFORMADOR TRIFASICO

De la misma manera que para el transformador monofásico, se tiene que cortocircuitar elsecundario y mediante una fuente alterna regulable, se hace que circule por el primario laintensidad nominal, se recomienda realizar en ensayo en el lado de alta tensión.

Figura 6. Conexión de instrumentos para ensayo de cortocircuito, lado de alta

ILÍNEA= (Ia + Ib + Ic)/3

Donde:

ILÍNEA Corriente de línea en el lado cortocircuitado

El equivalente monofásico se muestra en la siguiente figura

I 1 I 2

I 0

Z Z´ 2

V´ 2 Z 0 V 1

A


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Figura 7. Equivalente monofásico

Donde la rama de magnetización es despreciable

Entonces, la potencia total absorbida en ensayo de cortocircuito (PCC) trifásica.

Donde:I1N Corriente por fase que circula por el lado cortocircuitado.

Además:

CONEXIÓN ESTRELLA


Para encontrar XCC

CONEXIÓN ESTRELLA


Como el multímetro está en el lado que no está cortocircuitado, el VCC encontrado es V2CC, para encontrar el V1CC


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A B C

U

X

V W

Y Z

Siendo:

V1 Lado de Baja tensión V2 Lado de Alta tensión

Adicionalmente:

Siguiendo esto procedimientos los resultados obtenidos serán valores reflejados en ellado secundario del transformador.

EQUIPOS Y MATERIALES:

Cantidad Descripción Marca Modelo Observación01 Fuente de alimentación variable03 Transformador 220/110 v01 Vatímetro digital05 Multímetro digital

Varios Conductores de conexión

PROCEDIMIENTO A1. Coger los transformadores monofásicos proporcionados e identificar sus puntos de

polaridad.

2. Conectar los transformadores para obtener el índice horario proporcionado por el profesor.

EN ESTE LABORATORIO TRABAJARÁ CONTENSIONES PELIGROSAS.

NO MODIFIQUE NI HAGA NINGUNA OTRACONEXIÓN, SALVO QUE SU PROFESOR LO

AUTORICE.

ANTES DE ENERGIZAR, SOLICITE LAAUTORIZACIÓN A SU PROFESOR.

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3. Colocar los instrumentos como indica la figura y graficar los fasores de voltaje.

¿Qué secuencia indica la gráfica?: ___________________________________

¿Cuál es el ángulo de desfasaje entre los voltajes?______________________



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¿Qué secuencia indica la gráfica?: ___________________________________

¿Cuál es el ángulo de desfasaje entre los voltajes?______________________

¿Cuál es la relación de transformación teórica y experimental?, ¿Coinciden?, ¿Por qué? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _____________________________________________________



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¿Cuál es el ángulo entre el voltaje de línea primario y el voltaje de línea secundario? _________________________________________________________

¿Coincide con el desfasaje que debe haber en la conexión Dyn5? ______________

¿Cuál es la diferencia entre el voltaje primario y el secundario? ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

PROCEDIMIENTO B.

1. Ensayo de Vacio

a) Conectar un vatímetro, tres amperímetros y un voltímetro en el lado de menor tensiónde un transformador, además, conectar un voltímetro en el lado del circuito abierto, talcomo se muestra en la figura 3.


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b) Tensionar el devanado de menor tensión al valor nominal, manteniendo en circuitoabierto el devanado de mayor tensión.

c) Proceder a medir el valor de la potencia total trifásica Po (W1+W2) y las intensidadespor línea. I A, IB e IC.

Considerar que ILINEA = (I A+IB+IC)/3

W1 W2 I A IB IC I LINEA

Aplicando las fórmulas mostradas en el fundamento teórico, encontramos los valoresde R C y XMpara el lado de baja tensión.

P0 R C XM

2. Ensayo de Cortocircuito

a) Realizar la conexión según la figura 6, donde se tensionará el lado de alta tensión.

b) Tensionar en forma gradual y reducida el devanado de mayor tensión hasta que lalectura de los amperímetros en el lado de baja tensión correspondan a los valoresnominales.

c) Tomar lecturas de:Tensión de Cortocircuito, Vcc en el devanado de mayor tensión (Voltímetro)

Corrientes en el devanado cortocircuitado Ia, Ib, e Ic (corrientes nominales)ILÍNEA= (I A + IB + IC)/3

Donde:ILÍNEA Corriente de línea en el lado cortocircuitado

V2CC ILINEA

Utilizando las fórmulas mostradas en el fundamento teórico, encontrar los valores: VCC R CC XCC

d) Dibujar Circuito Equivalente monofásico para reflejado al lado primario deltransformador trifásico:


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e) Encontrar lo siguiente:

f) Determinar las corrientes de cortocircuito para el lado primario y para el ladosecundario.

ICC1 L I2L

g) Calcular los parámetros de eficiencia y caída de tensión del transformador trifásicocuando opere al 75% de su carga nominal con un F.P. de 0.75 en atraso.

ε η

CUESTIONARIO

1) ¿Cuál es la importancia de conocer el índice horario de un transformador trifásico?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………

2) ¿Por qué es importante determinar los parámetros de corto y vacío de un transformadortrifásico?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………

3) ¿Cuándo y qué tipo de refrigeración debe tener un transformador trifásico?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………

PCu Cos ΦCC uCC (%) uRcc (%) uXcc (%)


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……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………

4) Al diagnosticar un transformador trifásico con un ensayo de vacío y un ensayo de corto seobtienen los siguientes resultados:

Transformador 1°Conexión YySn (VA) 4000

V1 (V) 420 V2 (V) 240 VCC (V) 20P0 (W) 50PCC (W) 150Cos φ 0.8 inductivo

Se pide calcular:a. m = _________________b. I1n = _________________c. I2n = _________________d. Rcc = _________________e. Xcc = _________________f. Zcc = _________________

g. uCC = _________________h. uRcc = _________________i. uXcc = _________________

j. ICC1(L) = _________________k. ICC2(f) = _________________l. ε = _________________ m. PFe = _________________n. PCu = _________________o. Tensión a plena carga en el secundario = _________________p. Rendimiento a plena carga para el factor de potencia indicado.

n = _________________


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Resultado: c. Conducen pruebas, analizan e interpretan sus resultados, para evaluar y mejorar sistemaselectromecánicos.

e. Trabajan eficazmente en equipo.Criterio dedesempeño :

C1. Realizan pruebas con instrumentos y equipos en sistemas de diversa tecnología, utilizandoprocedimientos y normas establecidas.e2 Entrega informes y presenta proyectos como resultado de un trabajo en equipo.

Curso: Máquinas eléctricas I Ciclo: IV

Actividad: LABORATORIO Nº4 : El Transformador Trifásico Semana: 07

Nombre y apellidodel alumno: Sección:

C10 Docente: Pedro Benites

Observaciones La actividad se realiza en grupode dos alumnos. Periodo: 2016-I Fecha:

Documento de Evaluación

Hoja de Trabajo Archivo informático

Informe Técnico x Planos

Caso Otros:

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

a. Capacidades tecnológicas Excelente Bueno Requiere Mejora No aceptable Puntaje Logrado

Realizó una conexión de transformadores trifásicos.(procedimiento, conexiones, precisión) 4 3 2 0

Determinó el rendimiento y eficiencia del

transformador (Procedimiento, Conexiones, Precisión)4 3 2 0

Demostró conocimiento acerca de los temas tratados. 3 2 1 0

Aplica procedimientos seguros. 3 2 1 0

Puntaje parcial Puntaje alcanzado 1

b.-Procedimiento y actitudes Excelente Bueno Requiere Mejora No aceptable Puntaje Logrado

Presenta informe (presentación, redacción,

ortografía, resultados y conclusiones)

3 2 1 0

Trabaja con orden e iniciativa respetando las normasde laboratorio. 3 2 1 0

Puntaje Total Puntaje alcanzado 2

PUNTAJE TOTAL 1 + 2

Comentarios al o los alumnos:(De llenadoobli atorio

Descripción

Excelente Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos.

Bueno Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos.

Requiere Mejora Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos.

No aceptable No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.


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