LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS

Laboratorio De Mquinas Elctricas

Transformador Trifsico

Carga Monofsica

Autotransformador Trifsico

Ensayo de Vaco

INFORME 3

ndiceLaboratorio de Mquinas Elctricas 19/19

Corts/Maluenda/Ros U.T.F.S.M.Transformador Trifsico/Inf.3

1ndice22Objetivos32.1Objetivos Generales32.2Objetivos Especficos3

3Teora43.1GeneralError! Marcador no definido.3.2Ensayo de Cortocircuito (COCI)53.3Ensayo a Secuencia Cero5

4Mtodo y Desarrollo64.1Ensayo de CortocircuitoError! Marcador no definido.4.2Ensayo de Secuencia CeroError! Marcador no definido.

5Ensayo75.1Datos del Transformador75.2Esquemas de conexiones95.2.1 Esquema para el Ensayo de Cortocircuito95.2.2 Esquema para realizar el Ensayo a Secuencia Cero95.3Listado de Instrumentos115.4Tabla de valores Medidos y Calculados125.5Grficos155.6Clculo de Parmetros17

6Crtica y Comentarios17

7Bibliografa18

Objetivos

2.1 Objetivos Generales

Conectar una carga monofsica al transformador trifsico. Realizar las mediciones necesarias para determinar su comportamiento.

Realizar las mediciones necesarias para determinar los parmetros del circuito equivalente por fase del Autotransformador Trifsico a secuencia positiva, negativa y cero.

2.2 Objetivos Especficos

Conectar al Transformador Trifsico seleccionado en el Informe 1 una carga monofsica entre lnea y neutro. Primero se medir con carga resistiva pura y luego con carga inductiva pura.

Posterior al Laboratorio corroborar los resultados obtenidos con el modelo de la carga monofsica como carga asimtrica, aplicando mallas de secuencia cuyos parmetros se determinan gracias a mediciones hechas en informes 1 y 2.

Seleccionar un Autotransformador Trifsico (Variac) para ser ensayado.

Ajustar el tap del Variac a una relacin de transformacin similar a la del Transformador ensayado anteriormente.

Realizar el ensayo de Vaco al Autotransformador separando en dos casos: con neutros conectados y con neutros desconectados.

Teora

General

De acuerdo a lo descrito en los dos informes anteriores y dados los objetivos presentes para esta experiencia podemos decir en sntesis que:El transformador trifsico se puede modelar a partir de su circuito equivalente por fase a secuencia positiva y negativa, figura 3.1, donde cada elemento del circuito equivalente constituye un efecto fsico del transformador.

Figura 3.1.: Circuito equivalente por fase del Transformador Trifsico (Sec. +/-)

La determinacin de los respectivos parmetros (secuencia positiva y negativa) se hizo a partir de los ensayos de vaco y de cortocircuito en informes 1 y 2.De igual forma, gracias al ensayo de secuencia cero se pudo determinar la impedancia respectivaPara el posterior anlisis terico de la carga monofsica a travs de las mallas de secuencia se despreciaron los elementos en derivacin de stas, es decir se desprecia la reactancia de magnetizacin y las perdidas en el fierro.

Carga Monofsica

El ensayo del Transformador Trifsico con carga monofsica realizado en el laboratorio se representa circuitalmente como se indica en la figura 3.2.1.

Figura 3.2.1: Transformador Trifsico con Carga monofsica

Del anlisis con mallas de secuencia se desprende que:

(3.2.1)

(3.2.2)

Por lo cual slo circular corriente por la fase donde se conect la carga cuyo retorno ser por el neutro.

Ensayo de Vaco del Autotransformador

Como el Autotransformador trifsico, es un banco de 3 transformadores monofsico, se puede realizar el ensayo a uno solo, pero en este caso se realiz el ensayo al banco total, midiendo tensin, corriente y potencia para distintos niveles de voltaje.

Con los valores obtenidos se obtuvo la caracterstica de vaco del Autotransformador.

Mtodo y Desarrollo

Carga Monofsica

De acuerdo a la teora, las mediciones que se harn son: tensin entre lneas, corriente en las tres fases y potencia activa aguas arriba del transformador, de acuerdo a la disposicin mostrada en el esquema, figura 5.3.1.1 y figura 5.3.1.2.Adems se medir la tensin y corriente en la carga.La carga se monofsicas se conectarn entre fase y neutro, sta carga ser en un caso un a reactancia inductiva y en otro una resistencia.

Ensayo de Vaco del Autotransformador

Para este ensayo se utiliz el circuito de la figura 5.xx, para tener una comparacin con lo realizado en el ensayo de vaci del transformador (Informe 1) se ajust el tap del Autotransformador (Variac) de modo que presentara la misma relacin de transformacin con sus tensiones de lneaDebido a la poca diferencia entre el nmero de vueltas del devanado primario y secundario, se opt por energizar el transformador lado de baja tensin, que present mayor comodidad en la medicin de variables, dada por el rango de los instrumentos.En este ensayo se midi corriente, tensin y potencia para diferentes niveles de tensin aplicadas a la entrada, valores que van de 0 a 1,1 p.u. de los valores nominales lo que nos permite un anlisis en cuanto a sobrecarga.Se destaca el punto correspondiente a alimentacin con tensin nominal con el cual se calculan los parmetros respectivos al circuito equivalente (ensayo de vaci propiamente tal).

Este ensayo se hizo con neutros conectados, registrando la corriente por el neutro.

Ensayo

Datos del Transformador

Datos de Placa

MarcaRhona

Potencia Nominal15 [kVA]

Tensin Nominal380/220 [V]

Corriente Nominal23/39 [A]

Frecuencia Nominal50 [Hz]

Impedancia de Cortocircuito2,4%

Conexin NominalDy1

Tabla 5.1.1 Datos de placa del Transformador Trifsico de tres columnas

De los datos de placa del Transformador se infieren los siguientes valores base:

Variable BaseValorUnidad

Sb15[kVA]

Vb Prim380[Vf]

Ib Sec22.8[AL]

Vb Prim220[Vf]

Ib Sec39.4[AL]

Zb_Prim13,16[]

Zb Sec22,73[]

Tabla 5.1.2 Valores Base del Transformador

Distribucin de los Devanados

Figura 5.1.1 Distribucin de los devanados del Transformador Trifsico (Tensiones nominales por fase)

Datos del Autotransformador

Datos de Placa

MarcaPowerstat

Potencia Nominal14.5 [kVA]

Input480 [V]

Output0 560 [V]

Frecuencia Nominal50 [Hz]

Corriente Nominal15 [A]

Tabla 5.2.1 Datos de placa del Autotransformador Trifsico

Esquemas de conexionesEsquema para la Carga Monofsica

Figura 5.3.1.1 Esquema para el Ensayo con Carga monofsica conexin Dyn1Transformador de 3 columnas marca Rhona

Figura 5.3.1.2 Esquema para el Ensayo con Carga monofsica conexin YNyn1Transformador de 3 columnas marca Rhona

Esquema General de conexiones para ensayos del Autotransformador

Con el siguiente esquema de conexiones podemos realizar ensayos de vaco, cortocircuito, cargabilidad monofsica con y sin neutro conectado a la red.

Figura 5.3.2.1 Esquema general de conexiones para los ensayos

Listado de Instrumentos

SimbologaElementoRangoN Inventario

V1Vlmetro150-300-600 [V]L7V104

V2Vlmetro150-300-600 [V]L7V85

V3Vlmetro150-300-600 [V]L7V99

V0Vlmetro150-300-600 [V]L7V89

A1Ampermetro1-5 [A]L7A100

A2Ampermetro1,2-3 [A]L7A173

A3Ampermetro1,2-3 [A]L7A176

A4Ampermetro6-12 [A]L7A208

A5NAmpermetro6-12 [A]L7A202

W1Vatmetro48/120/240/480[V], 5[A],cosL7W59

W2Vatmetro48/120/240/480[V], 5[A],cosL7W57

TC1Transformador de corriente2.5-10-25 / 5[A]L7T15

TC2Transformador de corriente2.5-10-25 / 5[A]L7T14

TC3Transformador de corriente2.5-10-25 / 5[A]L7T16

TC4Transformador de corriente100-50-20 / 5[A]L7Tx

Variac Trifsico14,5[kVA], 15 [A], 0-560[V]N1

Variac Trifsico14,5[kVA], 15 [A], 0-560[V]N12

Osciloscopio de 2 canalesTectronikTHS710-B031582

Transductor de corriente100/10 (mV/A), 70 (Amx)

Interruptor de dos posiciones

Tabla 5.4.1 Listado de Instrumentos empleados en las mediciones

Tabla de valores Medidos y Calculados

Carga Monofsica

Los Valores medidos directamente desde instrumentos se presentan a continuacin:

Tabla 5.5.1.1 Medicin en Ensayo de Carga Monofsica, (Transformador Rhona)

Los valores medidos corregidos se muestran a continuacin:

Tabla 5.5.1.2 Medicin en Ensayo de Carga Monofsica, (Transformador Rhona)

Ensayo de Vaco en el Autotransformador

Los Valores medidos directamente desde instrumentos se presentan a continuacin:

Tabla 5.5.2.1 Medicin en Ensayo de Vaco Lectura directa de los Instrumentos

Los Valores medidos corregidos se presentan a continuacin:

Tabla 5.5.2.2 Medicin en Ensayo de Vaco valores corregidos

Grficos

Carga MonofsicaEn el Ensayo de Carga Monofsica se obtuvo:Los Valores medidos corregidos se presentan a continuacin:

Tabla 5.6.1.1 Medicin en Ensayo de Vaco valores corregidos

Ensayo Vaco con correccin por factores de escala

V1 [V]V2 [V]V3 [V]Vprom[V]A1 [A]A2 [A]A3 [A]Aprom [A]W1 [W]W2 [W]Wtot [W]V4 [V]A4 [A]

1300304410338,021,81,51,774003207205203,4

2250254250251,30,130,1140,1060,122019,239,24400

3220224220221,30,10,0940,090,0987153840

4200230200210,00,0980,0860,0780,0976133500

5145150145146,70,0680,0610,0550,063252400

650545051,30,0370,030,030,0310,51,5830

70000,00000,0000000

Tabla 5.6.1.2 Medicin en Ensayo de Vaco valores corregidos y con valores promedio para obtener caracterstica

Ensayo de Vacio Autotransformador

En el Ensayo de vacio se obtiene la siguiente caracterstica de tensin versus corriente, segn datos de la tabla 5.6.1.1

Figura 5.6.2.1Caracterstica V/I obtenida en el Ensayo de Cortocircuito (Transformador Rhona)[footnoteRef:1] [1: Con programa computacional CuerveExpert 1.3 re realiz regresin polinmica: donde a = -0.838, b = 0.0045, c = 337.73, d =2.016]

Clculo de Parmetros

Crtica y Comentarios

En general la experiencia que realizamos fue orientada al registro de los fenmenos que queramos observar, si bien es cierto que se cumplieron los objetivos propuestos, hemos preferido realizar el clculo de los parmetros del transformador cuando tengamos las dems mediciones necesarias y por ende el anlisis de sta experiencia ser expuesto en el informe final.

Por ahora nos limitamos a observar los fenmenos de saturacin que ms adelante traern consecuencias como la introduccin de armnicos del triple de la frecuencia de la red en las formas de onda de la corriente y que veremos en detalle junto a un anlisis de Fourier.

Bibliografa

[1] Apuntes de Conversin Electromecnica de Energa, El Transformador