determinación de indicadores magnéticos
TRANSCRIPT
Determinación de indicadores magnéticos. La curva de histéresisPara poder aplicar los materiales ferromagnéticos en ingeniería, es
imprescindible poder cuantificar sus propiedades magnéticas. Por analogía con las propiedades mecánicas de los materiales, recordemos que en aquel caso nos interesaba conocer la respuesta tensión-deformación, dada por el ensayo de tracción. En este caso nos interesa en cambio conocer la respuesta imantación-excitación B-H, de la que obtendremos los valores de permeabilidad magnética del material y otros parámetros de interés asociados con la curva de histéresis magnética.
La obtención de curvas B-H puede realizarse con diferentes equipos, estando la realización de ensayos regulada por diferentes normas: UNE, ASTM. Un equipo habitualmente empleado es el magnetómetro de Kopsel.
3.3.1. RESPUESTA B-H DE LOS MATERIALES FERROMAGNETICOSLa figura 10.8 muestra la respuesta característica B-H de los materiales
ferromagnéticos. Para el trazado de la curva B-H de imantación se parte inicialmente de una probeta desmagnetizada -esto es, con sus dominios magnéticos orientados al azar y equilibrados, de forma que globalmente dan momento nulo- del material a ensayar, que se coloca en el magnetómetro.
Una vez montada se aplican excitaciones H crecientes mediante el incremento de la intensidad I que circula por una bobina excitadora. Para cada valor de I, el valor de la excitación H viene dado por la ecuación fundamental 10.1, H = N·I/l.
Registrando para cada valor de H el valor obtenido de B, los valores de permeabilidad magnética se obtienen en cada punto mediante la ecuación 10.3.
= B/H (10.8)El incremento observado en B se debe a que, conforme H aumenta, los
dominios magnéticos, cuyos momentos se encuentran inicialmente orientados en direcciones similares y del mismo sentido que H, crecen a expensas de los menos favorablemente orientados.
Este crecimiento tiene lugar inicialmente por el movimiento de las paredes del dominio. Si H sigue aumentado tiene lugar finalmente una rotación de los dominios no orientados favorablemente, hasta que todos ellos se colocan paralelos a H y con la misma dirección de sus momentos magnéticos. Cuando esto ocurre, M es máxima: todos los dipolos posibles del material están contribuyendo a la magnetización. Aunque H siga aumentando, B solo crecerá debido a la permeabilidad del vacío 0. Se dice que el material está saturado y al valor máximo de inducción Bs, característico de cada material, se denomina inducción de saturación Bs.
Nótese que en los materiales ferromagnéticos, la permeabilidad no presenta un valor constante, sino que varía conforme aumenta la excitación H aplicada, tal como se ve en la figura 10.8.
Figura 10.8. Respuesta B-H de un ferromagnético y movimientos de dominios. Se define la permeabilidad inicial y la permeabilidad máxima.
Cuando el material está saturado se verifica, de acuerdo con la ecuación 10.5 anterior:
Bs = 0 (H + Ms) (10.9)El valor de H suele ser despreciable frente a Ms, por lo que:
Bs = 0 Ms (10.10)La saturación magnética se alcanza cuando todos los dipolos
magnéticos de todos los dominios se alinean con la dirección del campo H aplicado.
Si una vez alcanzada la inducción de saturación se elimina gradualmente el campo H aplicado, tal como se muestra en la figura 10.8 anterior, se observa que la curva B-H sigue una trayectoria distinta de la original. Cuando H vuelve al valor H = 0, persiste en el material una inducción remanente, Br. Ello se debe a que no se reorientan al azar todos los dominios originales, quedando algunos de ellos quedan orientados en la dirección de H.
Para contrarrestar completamente el campo proporcionado por estos dominios y conseguir un valor de inducción nulo B = 0, es necesario aplicar un campo H en sentido contrario, cuyo valor, Hc, se denomina fuerza coercitiva.
Si H sigue aumentando en sentido negativo, se alcanza de nuevo la saturación, para un valor de inducción igual a Bs pero de sentido contrario -Bs.
A partir de este punto, si H comienza a aumentar hacia valores positivos, la curva B-H describe una trayectoria simétrica hasta alcanzar de nuevo el valor de Bs inicial. La curva así obtenida se denomina curva de histéresis magnética, y como hemos visto, resulta de la contribución a la magnetización producida por los dominios elementales del material.
La curva de histéresis de un material ferromagnético resulta de la contribución a la magnetización producida por los dominios elementales del material.
El área encerrada por la curva tiene unidades de energía. La histéresis observada se debe, precisamente, al hecho de que para imantar y desimantar un material es necesario mover paredes de Bloch y rotar dominios, y ello
exige proporcionar una cierta energía al material. Las unidades para esta energía en el sistema internacional son,
expresando B en Teslas (Wb/m2 = V·s/m2) y H en A/m, (B·H) =[V·s·m-
2]·[A·m-1] = Julios/m3.La energía necesaria para hacer crecer y rotar los dominios en un
ciclo completo es precisamente el área encerrada por la curva, y su valor se conoce como energía de histéresis Wh.
La curva de histéresis proporciona indicadores básicos del comportamiento magnético, característicos de cada material:Permeabilidad Inducción de saturación Bs
Inducción remanente Br
Fuerza coercitiva Hc
Energía de histéresis Wh
3.3.2. EFECTOS DE LA TEMPERATURA. TEMPERATURA DE CURIESi se obtiene la curva de histéresis B-H a diferentes temperaturas, se
observa un comportamiento similar al mostrado por la figura 10.9. Conforme la temperatura aumenta, disminuye Ms y Bs, hasta que por encima de una temperatura crítica el material deja de mostrar comportamiento ferromagnético y se convierte en paramagnético.
Figura 10.9. Efecto de la Temperatura en la curva de histéresis y Ms de un material ferromagnético.
Los aumentos de temperatura provocan, por efecto de la agitación térmica, que los dipolos elementales no puedan alinearse de forma perfectamente paralela. Por encima de una temperatura crítica, conocida comoTemperatura de Curie, característica de cada material, el alineamiento paralelo de espines desaparece y también desaparecen los dominios magnéticos. El ferromagnetismo desaparece y el material se comporta como si fuese paramagnético. Al enfriar el material por debajo de la temperatura de Curie aparecen de nuevo los dominios y el material se comporta de nuevo como ferromagnético.
La temperatura de Curie de los metales ferromagnéticos Fe, Co y Ni son, respectivamente: 770, 1123 y 358°C.
La agitación térmica provocada por la elevación de temperatura dificulta el alineamiento de los momentos magnéticos elementales.
Por encima de la temperatura de Curie, característica para cada material, el comportamiento ferromagnético desaparece.
3.3.3. EFECTOS DE LA ORIENTACIÓN CRISTALINA. ANISOTROPÍA.Al igual que ocurría con las propiedades mecánicas, la facilidad para
magnetizarse y desmagnetizarse en los imanes varía con la dirección cristalina considerada. La figura 10.10 muestra las curvas de imantación resultantes obtenidas en muestras monocristalinas de hierro y de níquel. Para el hierro, la dirección de más fácil magnetización es la (100) y la más difícil la (111). Lo contrario ocurre en el caso del níquel, para el cual la dirección fácil es la (111) y la más dura o difícil la (100).
Figura 10.10. Anisotropía magnética para el hierro y níquel.
En los materiales policristalinos, los granos cuya dirección fácil coincida con el campo aplicado H alcanzarán antes la saturación, mientras que las partículas con direcciones duras paralelas al campo presentan una permeabilidad menor y requieren de excitaciones H más intensas para lograr la rotación de sus dominios. Resulta obvio, por tanto, que la presencia en el material policristalino de una textura preferente con una gran densidad de monocristales con direcciones de fácil magnetización paralelas a H da lugar a mayores valores de permeabilidad y menores fuerzas coercitivas.
La permeabilidad magnética de los materiales cristalinos varía según la dirección cristalina considerada.
Para el hierro, la dirección de más fácil magnetización es la <100> y la más difícil la <111>. Lo contrario ocurre en el caso del níquel, para el cual la dirección fácil es la <111> y la más dura o difícil la <100>.
La obtención de chapas con texturas de recocido adecuadas -gran densidad de cristales orientados con la dirección de fácil magnetización paralela a la dirección de laminación- permite optimizar la respuesta magnética de los materiales industriales policristalinos.
Relación de Transformación[editar · editar código]
Artículo principal: Diseño de transformadores.
La relación de transformación indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión
de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de
salida y la de entrada.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la
fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al
número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:
La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado
secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de
vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.
Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la
tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el
devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado
secundario o corriente de salida.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder
efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las
pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del
primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen
23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la
relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y
las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación de
transformación.
Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un
transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario:
El producto de la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser
constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el
primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una
centésima parte).
Principio de funcionamiento
Conductividad en medios sólidos[editar · editar código]
Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores
aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose
una nube deelectrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo
eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.
La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:
Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da
una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica
de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de
Cobre Recocido). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100%
IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).
Algunas conductividades eléctricas[editar · editar código]
Metal
Conducti
vidad
Eléctrica
(S·m-1)
Temperatu
ra(°C)Apuntes
Plata 6,30 × 107 20La conductividad eléctrica más alta de cualquier
metal
Cobre 5,96 × 107 20
Cobre Reco
cido5,80 × 107 20
Se refiere a 100% IACS (Standard Internacional de
Cobre Recocido, de sus siglas en inglés:
International Annealed Copper Standard). Esta es la
unidad más común usada para medir la
conductividad de materiales no magnéticos usando
el método de las corrientes de
Foucault (corrientes parásitas)
Oro 4,55 × 107 20-25
Aluminio 3,78 × 107 20
Wolframio 1,82 × 107
Hierro 1,53 × 107
Semicondu
ctores
Conducti
vidad
Eléctrica
(S·m-1)
Temperatu
ra(°C)Apuntes
Carbono 2,80 × 104
Germanio 2,20 × 10-2
Silicio 1,60 × 10-5
Aislantes
Conducti
vidad
Eléctrica
(S·m-1)
Temperatu
ra(°C)Apuntes
Vidrio10-10 a 10-
14
Lucita < 10-13
Mica10-11 a 10-
15
Teflón < 10-13
Cuarzo1,33 × 10-
18
Solo si está fundido, en estado sólido es un
semiconductor.
Parafina3,37 × 10-
17
Líquidos
Conducti
vidad
Eléctrica
(S·m-1)
Temperatu
ra(°C)Apuntes
Agua de 5 23 Ver http://www.kayelaby.npl.co.uk/
mar
general_physics/2_7/2_7_9.html para más
detalles sobre las distintas clases del agua marina.
5(S·m-1) para una salinidad promedio de 35 g/kg
alrededor de 23(°C) Los derechos de autor del
material enlazado se pueden consultar
enhttp://www.kayelaby.npl.co.uk/copyright/
Agua
potable
0,0005 a 0
,05
Este rango de valores es típico del agua potable de
alta calidad mas no es un indicador de la calidad del
agua.
Agua
desionizada5,5 × 10-6
1,2 × 10-4 en agua sin gas; ver J. Phys. Chem. B
2005, 109, 1231-1238
Explicación de la conductividad en metales[editar · editar código]
Antes del advenimiento de la mecánica cuántica, la teoría clásica empleada para explicar
la conductividad de los metales era el modelo de Drude-Lorentz, donde los electrones se
desplazan a una velocidad media aproximadamente constante que es la velocidad
límite asociada al efecto acelerador del campo eléctrico y el efecto desacelerador de la red
cristalina con la que chocan los electrones produciendo el efecto Joule.
Sin embargo, el advenimiento de la mecánica cuántica permitió construir modelos teóricos
más refinados a partir de la teoría de bandas de energía que explican detalladamente el
comportamiento de los materiales conductores.
Por que dependen del núcleo magnético del transformador.Lo primero que se se tiene en cuenta al proyectar un transformador, es la potencia que va a manejar. Hay fórmulas empíricas para determinar en primera instancia la sección del núcleo (S) en función de la potencia. Una vez determinada la sección, el número de vueltas por Voltio (N/V), depende de esta sección, de la frecuencia de corriente (f) y de la inducción magnética (B) a la que vaya a trabajar el núcleo. Esta inducción depende de la calidad de la chapa magnética utilizada.En General N/V = 10 elevado a 8/ 4,44 S f B.Saludos.
un transformador comercial de potencia de 50kva, 60 Hz y 440/110v, tiene 600 vueltas en su lado de alto voltajecalcular:
la relacion volts/vuelta en el lado de alto voltajela relacion volt/vuelta en el lado de bajo voltajela corriente nominal de lado de alto voltajela corriente nominal de lado de bajo voltajemuuuchas gracias
hace 2 años
Reportar abusos
harlock
Mejor respuesta - elegida por quien preguntó
1) 600/440 = 1.3636 espira cada volt 2) sigue 1.3636 espira cada volt 3) 50.000 /440 = 113.636 A 4) 50.000/110 = 454.545 A
mira ---la relación primario secundario es 4/1 ( 440/110 = 4 ) es algo que siempre está presente en un trasformador . La corriente del secundario es 4 veces la del primarioel numero de espiras en el secundario es 1/4 del primario
Obvio que las respuestas 1) y 2 ) dan el mismo resultado4 veces menos la tensión 4 veces menos el numero de espirasla relación volt/vuelta queda constante
Editada hace 2 años
El flujo magnético Φ (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la cantidad
de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y
el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes
elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de
Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen
como weberímetros los aparatos empleados para medir el flujo magnético). En el sistema
cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108maxwells).
[Wb]=[V]·[s]1
Flujo magnético por una espira.
Si el campo magnético B es vector paralelo al vector superficie de área S, el flujo Φ que
pasa a través de dicha área es simplemente el producto del valor absoluto de ambos
vectores:
En muchos casos el campo magnético no será normal a la superficie, sino que forma
un ángulo con la normal, por lo que podemos generalizar un poco más tomando
vectores:
Vectores normales a una superficie dada.
Generalizando aún más, podemos tener en cuenta una superficie irregular
atravesada por un campo magnético heterogéneo. De esta manera, tenemos que
considerar cada diferencial de área:
Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que pasan por
un circuito magnético.
Cuantización del flujo magnético[editar · editar código]
Cuantización del flujo magnético en un anillo superconductor.2
Como ya predijo Fritz London en 1948, es posible observar la cuantización
del flujo magnético en sustancias superconductoras. El cuanto de flujo
magnético es una constante física:
.
El inverso del cuanto de flujo magnético KJ = 1/Φ0 se suele conocer
como constante de Josephson, por Brian David Josephson.
Empleando el efecto Josephson es posible medir con mucha precisión
el cuanto de flujo magnético, lo cual se ha empleado junto con el efecto
Hall cuántico para medir la constante de Planck con la máxima
precisión hasta la fecha. Es bastante irónico el hecho de que la constante
de Planck suela estar asociada a sistemas microscópicos, pero su valor
se calcule a partir de dos fenómenos macroscópicos como el efecto
Josephson y el efecto Hall cuántico.3 4 5
--
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de
las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier
punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es
un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son
los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente
definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo
magnético puede referirse a dos separados pero muy relacionados símbolos B y H.
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el
momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad
cuántica fundamental, su espin. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son
dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas
magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto Hall. La
interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como transformadores es
estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.
La susceptibilidad magnética es el grado de magnetización de un material, en respuesta a un
campo magnético. La susceptibilidad magnética volúmica se representa por el símbolo χ, y no
tiene dimensiones.
donde M es la magnetización del material (la intensidad del momento magnético por unidad de
volumen) y H es la intensidad del campo magnético externo aplicado.
Si χ es positivo, el material se llama paramagnético (o ferromagnético), y el campo magnético
se fortalece por la presencia del material. Si χ es negativa, el material es diamagnético, y el
campo magnético se debilita en presencia del material.
La susceptibilidad magnética y la permeabilidad magnética (μ) están relacionadas por la
siguiente fórmula:
μ = μ0(1 + χ)
donde μ0 es la permeabilidad magnética del vacío.
La intensidad del campo magnético:
Como sucede en otros campos de fuerza, el campo magnético queda definido
matemáticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial que
recibe el nombre de intensidad de campo. La intensidad del campo magnético, a veces
denominada inducción magnética, se representa por la letra B y es un vector tal que en cada
punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza magnética correspondiente.
Las brújulas, al alinearse a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético, indican la
dirección y el sentido de la intensidad del campo B.
La obtención de una expresión para B se deriva de la observación experimental de lo que le
sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magnético. Si la carga
estuviera en reposo no se apreciaría ninguna fuerza mutua; sin embargo, si la carga q se
mueve dentro del campo creado por un imán se observa cómo su trayectoria se curva, lo cual
indica que una fuerza magnética Fm se está ejerciendo sobre ella. Del estudio experimental de
este fenómeno se deduce que:
a) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del
signo de la carga.
b) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q.
c) Fm se hace máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas
de fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.
d) La dirección de la fuerza magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por
las líneas de fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o lo
que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores B y v.
Las conclusiones experimentales a,b y e quedan resumidas en la expresión:
Fm = q.v.B.sen φ (11.1)
donde B representa el módulo o magnitud de la intensidad del campo y φ el ángulo que forman
los vectores v y B. Dado que Fm, v y B pueden ser considerados como vectores, es necesario
además reunir en una regla lo relativo a la relación entre sus direcciones y sentidos: el vector
Fm es perpendicular al plano formado por los vectores v y B y su sentido coincide con el de
avance de un tornillo que se hiciera girar en el sentido que va de v a B (por el camino más
corto). Dicha regla, llamada del tornillo de Maxwell, es equivalente a la de la mano izquierda,
según la cual las direcciones y sentidos de los vectores Fm,v y B vienen dados por los dedos
pulgar, índice y corazón de la mano izquierda dispuestos en la forma que se muestra en la
figura adjunta.
La ecuación (11.1) constituye una definición indirecta del módulo o magnitud de la intensidad
del campo magnético, dado que a partir de ella se tiene:
B = Fm/q.v.sen φ (11.2)
La dirección de B es precisamente aquélla en la que debería desplazarse q para que Fm fuera
nula; es decir, la de las líneas de fuerza. La unidad del campo magnético en el SI es el tesla (T)
y representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una carga de 1 C,
moviéndose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del
campo, experimentase una fuerza magnética de 1 newton.
1 T = 1 N/1 C. 1 m/s
Aunque no pertenece al SI, con cierta frecuencia se emplea el gauss (G): 1 T = 104 G
CONCEPTO Y DEFINICIÓN DE DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO.
CONCEPTO:
La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad
de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo
magnético; La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.
Donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga “q” que se mueve a una
velocidad “v” a una distancia “r” de la carga, y “ur” es el vector unitario que une la carga con el
punto donde se mide B (el punto r).
DEFINICIÓN:
La densidad del flujo magnético en una región de un campo magnético equivale al número de líneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente a la unidad de área. Matemáticamente se expresa:
B = por lo tanto = BA
A
B = Densidad del flujo magnético
= Flujo magnético
A = área sobre la que actúa el flujo magnético.
PermeabilidadPara el análogo de la permitividad, véase permeabilidad magnética.
La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin
alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una
cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es
despreciable.
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:
la porosidad del material;
la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura;
la presión a que está sometido el fluido.
Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos
o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para
que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material.
Por otro lado, hay que hablar de una "permeabilidad intrínseca" (también llamada "coeficiente de
permeabilidad"); como constante ligada a las características propias o internas del terreno. Y de una
"permeablidad real" o de Darcy, como función de la permeabilidad intrínseca más las de las
características del fluido.
INFORME PRÁCTICA N°6 – 7 – 8
EVALUACIÓN PRELIMINAR DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
PRUEBAS DE POLARIDAD, VACÍO Y CORTOCIRCUITO DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
PRUEBAS DE CARGA DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
INTRODUCCIONEn esta práctica nos encontraremos con el transformador monofásico, donde miraremos todas sus características principales como sus partes que lo componen, su relación de transformación. Realizaremos las pruebas de polaridad, vacío y cortocircuito, donde observaremos los primeros pasos para su funcionamiento y posteriormente lo colocaremos carga para conocer la regulación y su eficiencia.
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
∑Reconocer las partes de un transformador, medir la resistencia de los devanados,
determinar la relación de transformación y construir su curva de magnetización.∑Realizar las pruebas de polaridad, vacío y cortocircuito del transformador monofásico.
∑Realizar la prueba de carga del transformador para verificar la regulación y eficiencia
del mismo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Reconocer el núcleo del transformador y su forma constructiva
Reconocer otras partes del transformador tales como: herrajes, placa, terminales,
bornera, etc.
Hacer una mínima evaluación física y eléctrica de las condiciones del transformador
Reconocer las bobinas del transformador y su forma de identificarlas plenamente.
Construir la curva de magnetización del transformador y determinar la relación de
transformación.
Aprender a determinar el equipo necesario para la realización de las pruebas de
vacío y cortocircuito de un transformador monofásico
Aprender a realizar las pruebas de polaridad, vacío y cortocircuito del transformador
monofásico.
Reconocer la importancia y la información que se obtiene en la realización de las
pruebas de vacío y cortocircuito del transformador.
Hacer las curvas teóricas de regulación y eficiencia del transformador.
Realizar una prueba de carga del transformador para encontrar una curva práctica de
regulación del transformador
Realizar una prueba de carga del transformador para encontrar una curva práctica de
eficiencia del transformador.
Comparar las curvas prácticas y teóricas de regulación y eficiencia del transformador.
Figura 1. Transformador Monofásico
I.Medicion de la resistencia de los devanados
Tabla 1
Equipo de H1-H6 X1-X6medicionWheastone 29 2.2Multimetro 29.6 1.66
Utilizando la alimentación de una fuente de voltaje DC variable para el transformador y conectando un voltímetro en paralelo a la bobina y un amperímetro en serie entre el positivo de la fuente y uno de los extremos de la misma bobina, se toman los datos para corriente y voltaje para diferentes voltajes de la fuente DC, luego se calcula la resistencia con la ley de Ohm y se procede a sacar un promedio aritmético de los valores obtenidos para obtener una aproximación de la resistencia de la bobina, se debe tener en cuenta que esto se hace a un voltaje muy bajo, tratando de no superar por mucho tiempo una corriente de 1A.
Esquema:
Montaje:
Como vemos se presenta una diferencia en el valor de la resistencia para cada uno de los
métodos, pero el que mas difiere es el de la ley de ohm, esto se debe a que en este no
estamos midiendo directamente la variable, sino que
encontramos voltaje y corriente, entonces se tendría el error de cada uno de los elementos
de medición, además del error del calculo, y a esto se suma a que el valor final es
resultado de un promedio, para el multimetro y el puente de Wheastone si dieron los
mismos datos, solo que el puente de Wheastone nos da la posibilidad de mas cifras de
error.
4. Especifique cómo determinó si el transformador es apto para ser energizado
Esto se determina verificando la resistencia de aislamiento de los devanados, el objeto de
conocer la resistencia de aislamiento entre sus devanados es para comprobar si el equipo
no tiene defectos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados
y tierra, lo que se conoce como un corto circuito, para avalar un buen diseño del producto.
Grafica 1
V vs I
II. V 0.8
o 0.7
l
t 0.6
a
j0.5e
)V(
N 0.4
Voltajte
o 0.3
rm 0.2
al 0.1
Tabl0a 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 100Corriente (A)
Voltaje (V) Corriente (A)18 0,3443 0,78
65,6 1,1791,5 1,72120 2,12108 1,9
87,2 1,5474 1,31
49,5 0,8923,9 0,44
Grafica 2
V vs I120
100
80
60
40
20
00.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.20.2
∑ Línea azul = subida∑ Línea roja = bajada
III.VOLTAJE INVERTIDO Tabla 3
Voltaje (V) Corriente18. 6 0.3541.8 0.7566 1.17
92.1 1.62120 2.296 1.61
72.8 1.2947.6 0.8524 0.4412 0.240 0
Grafica 3
V vs I120
100
80
)V
Voltaje60
40
20
00 0.5 1 1.5 2 2.5
Corriente (A)∑Línea azul = subida∑Línea roja = bajada
PRACTICA 7
IV. Regulación
Tabla 4. V vs I en el secundario
Voltaje (V) Corriente( A)85.8 1.184.8 2.384.6 3.2683.9 4.383.2 5.4483 6.47
Grafica 4
V vs I86
85.5
85
)V
Voltaje84.5
84
83.5
831 2 3 4 5 6 7
Corriente (A)
Tabla 5
Voltaje Corriente (Primario) Corriente Potencia(Secundario)
119 v 2.31 A 1.09 A 118w119 v 2.76 A 2.29 A 221w119 v 3.26 A 3.24 A 361w118v 3.86 A 4.28 A 388w118v 4.56 A 5.42 A 482w117v 5.23 A 6.43 A 578w
V. PRUEBAS
Tabla6 .VacíoVoltaje Corriente Potencia
Primario 120 V 2.12 A 240 W
Tabla 7. Corto-CircuitoVoltaje de Entrada Corriente de Salida
0V 0V4.35 V 10 A
Practica #8
PRUEBAS DE CARGA DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
Para la práctica se implemento el montaje el mismo montaje de la práctica anterior,
solo que de la fuente se toma un voltaje bifásico para llegar al voltaje nominal del
transformador, el cual se mantuvo constante en todas las medidas realizadas en la
práctica.
Montaje:
VI. Conclusiones
∑Cuando medimos la resistencia de los devanados por la Ley de OHM podemos ver por la grafica que es lineal, es decir su comportamiento es constante en esa región.
∑Al interactuar con un nuevo dispositivo en nuestra formación como ingenieros, como
es el transformador a alto nivel de voltaje y potencia, comprobamos la utilidad que
tiene en el mundo actual el saber controlar su potencial y como hacer útil y
eficiente su uso en la industria.
∑En los dato de placa del transformado utilizado teníamos una corriente nominal hasta
de 40 A, pero para nuestro caso el máximo valor de corriente obtenido fue de 2
A, esto se debe a que se trabajo sin carga.
∑El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la
energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción
electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios
en los valores de voltajes y corrientes.
∑Es importante según las pruebas de polaridad, encontrar la forma en que se suman los flujos en el secundario, debido a los voltajes que se quieren generar; es decir, se suman si se quiere generar un voltaje mayor y se restan en caso contrario.
∑Como se deduce de las pruebas con carga nos damos cuenta de que el transformador es una de las maquinas mas eficientes que hay, debido a que la mayoría de la potencia que entra es la potencia que se transfiere a la carga.
∑Para nuestro caso se observa el uso de un transformador real, ya que contamos con pérdidas en la potencia de entrada
IV. BIBLIOGRAFÍA
∑BERNAL TOBON, Gloria Edilma. “ El transformador”
∑Notas de clase
∑ENRIQUEZ, Harper. “ El ABC de las maquinas eléctricas”
Convert PDF to HTML