El transformador trifásico

Objetivos:

1. Al finalizar la practica de laboratorio el alumno será capaz de usar el trasformador trifasico y mediante pruebas básicas a esta maquina podrá calcular su rendimientoy comprender su principio de funcionamiento además de conectarle cargas simulando una situación real de operación.

Fundamento teorico:

El transformador trifasico:

El transformador trifasico es el de las extensa aplicación en los sistemas de transportes y distribución de energía eléctrica.dado que los niveles de energía eléctrica que se manejan en estos casos son elevados, este tipo de tranformaciones se concluyen para potencias nominales también elevadas.

Se puede decir que un tranformador trifasico esta constituido por tres transformadores monofásicos montados en un nucleo magnético común. Los principios teóricos que se han expuesto para los sistemas minofasicos. Son totalmente aplicables a los trifásicos, teniendo en cuenta que ahora se aplicarán para cada una de las fases de estos.

Figura 1

También es posible la elaboración de un transformador trifasico a partir de tres transformadores monofásicos constituye lo que se conoce como blanco de tres transformadores monofásicos . con las tres bobitas primarias conectadas en estrella o delta, se forma el primario trifasico ; y con las tres secundarias monofásicas, conectadas también en estrella o delta se forma el secundario trifasico.

Figura 2

Ensayo de vacio de un transformador trifasico

Se lleva cabo de la misma manera que para un transformador monofásico, en la figura 3 se muestra la el esquema eléctrico del ensayo de vacio, de preferencia el ensayo de debe realizar en el lado de baja tensión.

Figura 3

Por desequilibrio magnético en un tranformador trifasico de un sdolo nucleo, la corriente de vacio en la rama central es mayor que en las bobinas ubicadas en las ramas de los extremos, por lo tanto.

Formula

Donde:

( aquí va una Formula) corrientes de fases en el circuito monofásico.

Z1, de seguirse la recomendación, seria la impedancia en el lado de baja tensión.

Figura 4

En vacio la impedancia predominates es Z0, por lo cual las otras impedancias pueden despreciarse, por lo cual podríamos considerar el siguiente circuito.

Figura 5

Para encontrar la corriente de vacio del ensayo de un transformador, debemos tener en cuenta el tipo de conexión.

Formula conexión estrella

Formula conexión triangulo

Donde:

Rc

resistencia equivalente por histeresis y perdidas en el nucleo y por corrientes parasitas que produce el flujo mutuo alterno 0m en el nucleo.

Xm

Reactancia mutua que produce el flujo mutuo en ohms.

I0

Corriente sin carga, en fase con el voltaje de suministro, que produce las perdidas en el nucleo debidas a estéricas y a corrientes parasitas.

Im

Corriente de magnetización en el nucleo, que produce el 0m.

Del siguiente circuito podemos determinar la potencia trifásica que consume Rc.

Formula

Ensayo de ortocircuito de un transformador trifasico

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

Figura 6

Formula

Donde:

I línea corriente de línea en el lado cortocircuitado.

El equivalente monofásico se muestra en la siguiente figura

Figura 7

Donde la rama de magnetización es despreciable

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

Formula.

Donde:

Formulas:

Como el multímetro esta en el lado que no esta cortocircuito, el Vcc encontrado es V2cc, para encontrar el V1cc

Formula:

Siendo:

V1 lado de baja tensión

V2 lado de alta tensión

Adicionalmente:

Rcc=R1*R2

Xcc=X1*X2

Siguiendo esto procedimientos los resultados obtenidos serán valores reflejos en el lado secundario del transformador.

Equipos y materiales:

cantidad descripción marca modelo observación

01 fuente de alimentación variable

03 transformador 220/110 v

01 vatímetro digital

05 multímetro digital

varios conductores de conexión

aviso:

procedimiento a

1. Coger los transformadores monofásicos proporcionales e identificar sus puntos de polaridad.

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

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

Graficos:¿Qué secuencia indica la grafica?:______________________________¿Cuál es el angulo de desfasaje entre los voltajes?_________________

4. Colocar los instrumentos como indica la figura y graficar los fasores de votaje.Graficos:

¿Qué secuencia indica la grafica?¿Cuál es el angulo de desfasaje entre los voltajes?¿Cuál es la relación de transformación teorica y experimental?, ¿coinciden?, ¿Por qué?

5. Colocar los instrumentos como indica la figura y graficar los fasores de voltaje.Graficos:

¿Cuál es el angulo entre el voltaje de línea primario y el voltaje de línea secundario?____________________________________________________

¿coincide con el desfasaje que debe haber en la conexión DynS?____________

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

Procedimiento b1. Ensayo de vocio

a. Conectar un vatímetro, tres amperímetros y un voltimetro en el lado de menor tensión de un transformador, además, conectar un voltimetro en el lado del circuito abierto, tal como se muestra en la figura 3.

b. Tensionar el devanado de menor tensión al valor nominal, manteniendo en circuito abierto el devanado de mayor tensión.

c. Procederá medir el valor de la potencia total trifásica Po (W1*W2) y las intensidades por línea. Ia, Ib e Ic

Formula:

W1 W2 Ia Ib Ic I lina

Aplicando las formulas mostradas en el fundamento teorico, encontramos los valores de Rc y Xm para el lado de baja tensión.

Po Rc Xm

2. Ensayo de cortocircuito.

a. Realizar la conexión según la figura 6, donde se tensionara el lado de alta tensión.b. Tensionar en forma gradual y reducida el devanado de mayor tensión hasta que la

lectura de los amperímetros en el lado de baja tensión correspondan a los valores nominales.

c. Tomar lectura de :Tensión de cortocircuito, Vcc en el devanado de mayor tensión (voltimetro)Corrientes en el devanado cortocircuitado Ia, Ib, e Ic (corrientes nominales)

FormulaDonde:I línea corriente de línea en el lado cortocircuito

V2cc I línea

Utilizando las formulas mostradas en el fundamento teorico, encontrar los valores:

Vcc Rcc Xcc

d. Dibujar circuita equivalente monofásico para reflejarlo al lado primario del transformador trifásico:

e. Encontrar lo siguiente:

Pcu COS 0cc Ucc(%) URcc (%) Uxcc(%)

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

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

Cuestionario:1. ¿Cuál es la importancia de conocer el índice horario de un transformador trifasico?2. ¿Por qué es importante determinar los parámetros de corto y vacio de un

transformador trifasico?3. ¿Cuándo y que tipo de refrigeración debe tener un transformador trifásico?

4) al diagnosticar un transformador trifasico con un ensayo de vacio y un ensayo de corto se obtienen los siguientes resultados:

Se pide calcular: