practico transformadores 2015 2

Maquinas eléctricas y ensayos 6E CET 13 2015

1 Ing. Omar Muñoz Jefe de prácticos: Soria Marcelo

Practico transformadores

A) Objeto

Ensayo de un transformador monofásico para la determinación de su relación de transformación,

características en vacío y cortocircuito, cálculo de pérdidas.

B) Elementos necesarios

b.1 maquina eléctrica

modulo banco de transformadores

b.2 instrumentos

voltímetros

amperímetros

vatímetros

b.3 accesorios

fuente de poder CC

fuente de poder CA

reóstato

resistencias

juego de cables

Practico 1. Medición de la relación de transformación. 𝒎

C) formulas básicas y datos requeridos

a partir de los valores medidos se requerirá para el análisis las siguientes formulas básicas:

𝒎 =𝑽𝒑

𝑽𝒔=

𝑬𝒑𝟎

𝑬𝒔𝟎

donde:

𝑚 : relación de transformación.

𝑉𝑝: tensión aplicada medida en bornes del primario.

𝑉𝑠: tensión aplicada medida en bornes del secundario

𝐸𝑝0: fcem eficaz primaria con secundario abierto ( en vacio)



𝐸𝑠0: fem eficaz secundaria en vacio.

La caída óhmica en el primario a consecuencia de la resistencia del bobinado y la corriente

en vacio I0 es en general despreciable y su influencia dentro del campo del instrumental

por lo que la aproximación siguiente es valida:

𝑉𝑝 ≈ 𝐸𝑝0

𝑉𝑠 ≈ 𝐸𝑠0

D) Montaje del circuito

d.1.1 efectuar conexionado según esquema

d.1.2 antes de cerrar la llave general verificar :

1. Alcance del voltímetro 250 Vac

2. Alcance del amperímetro 0.5 A para 250 Vac.

3. Posición del autotransformador en cero.

d.1.3 secuencia operativa

a) Cerrar llave principal y aumentar la tensión del auto transformador hasta llegar a

50 Vac y tomar la PRIMER lectura en ambos voltímetros. Registrar en los casilleros

correspondientes de la tabla de registros y medidas.

b) Aumetar la tensión a 100 Vac y tomar la SEGUNDA lectura. Registrar en los

casilleros correspondientes de la tabla de registros y medidas.

c) Aumentar la tensión a 150 Vac y tomar la TERCER lectura. Registrar en los

casilleros correspondientes de la tabla de registros y medidas.



d) Aumentar hasta 220 Vac y tomar la CUARTA lectura. Registrar en los casilleros

correspondientes de la tabla de registros y medidas.

Efectuando estas medidas y registros se finaliza el trabajo llevando la posición del

autotransformador a cero y abriendo la llave principal.

Tabla de registros y medidas practico 1

ensayo Tensión primaria Tensión secundaria Relación transformación

Vp Vs m

1

2

3

4



Practico 2. Medición de las resistencias óhmicas de los bobinados.

C.2 ) formulas básicas y datos requeridos

De acuerdo con las correcciones del método para medir resistencias óhmicas con voltímetro y

amperímetro

𝑹𝒃 = 𝑽𝒎

𝑰𝒎 − 𝑽𝒎

𝑹𝒗

Donde:

𝑹𝒃 : resistencia óhmica del bobinado a temperatura ambiente.

𝑽𝒎 : tensión medida en el voltimetro.

𝑰𝒎 : intensidad de corriente medida en el amperimtro.

𝑹𝒗: resistencia óhmica interna del voltimetro en la escala utilizada.

Luego para corregir la influencia de la temperatura:

𝑹𝒃 𝒂 𝟕𝟓°𝑪 = 𝑹𝒃 . ( 𝟏+ ∝. ∆𝑻)

𝑹𝒃 𝒂 𝟕𝟓°𝑪 : resistencia óhmica del bobinado a 75°C según norma IRAM

∝: coeficiente para el cobre 0.004264

∆𝑻: diferencia entre 75°C y la temperatura ambiente. Medir con termómetro al realizar la

medición.



D.2 ) montaje del circuito

d.2.1 efectuar el conexionado según esquema

d.2.2 antes de cerrar la llave general verificar:

1. Alcance del voltímetro 15 Vdc.

2. Resistencia en serie de 1000 ohms.

3. Alcance del amperimetro en 250 mA

4. Fuente de cc variable en o Vdc.

Importante: el transformador elegido para medir la resistencia de bobinado no debe

haberse conectado con anterioridad a la línea ( por lo menos 3 hs de reposo) ya que en su

defecto la su temperatura de arrollamiento podría ser diferente a la temperatura

ambiente.


a) verificado el punto anterior se procede a conectar la energía de la fuente de

alimentación CC y aumentar la tensión hasta 15 vdc. Registrar los valores de Vm e

Im en la tabla 2 .

b) desconectar la fuente de alimentación CC e intercambiar los cables para medir el

bobinado restante.

c) verificado el punto anterior se procede a conectar la energía de la fuente de

alimentación CC y aumentar la tensión hasta 15 vdc. Registrar los valores de Vm e

Im en la tabla 2



Efectuando estas medidas y registros se finaliza el trabajo abriendo la llave principal de la

fuente de CC.

Tabla de registros y medidas practico 2

Bobinado ensayo Tensión DC Intensidad (mA) Resistencia de

bobinado 𝑹𝒃

1 1 7

1 2 15

2 1 7

2 2 15



Practico 3. Medición de las pérdidas en el hierro con transformador en vacío.


Como el transformador en prueba es de poca potencia los valores a medir se verán

afectados por los instrumentos utilizados en forma apreciable por lo cual se debe corregir

los valores medidos

𝑃0 = 𝑃𝑜𝑚 − (𝑉𝑝𝑜)

2

𝑅𝑣−

(𝑉𝑝𝑜)2

𝑅𝑤

𝑃0: potencia absorbida por el transformador en vacio

𝑃𝑜𝑚: potencia leida en vatímetro

𝑉𝑝𝑜: tensión aplicada en primario de transformador

𝑅𝑣: resistencia óhmica interna del voltímetro para el alcance usado.

𝑅𝑤: resistencia óhmica interna del vatímetro en la rama voltimetrica para el alcance

usado.

𝐼𝑜 = 𝐼𝑜𝑚 − 𝐼𝑣 − 𝐼𝑤

Donde :

𝐼𝑣 =(𝑉𝑝𝑜)

𝑅𝑣 y 𝐼𝑤 =

(𝑉𝑝𝑜)

𝑅𝑤

𝐼𝑜 : intensidad de corriente que circula por el primario del transformador en vacio.

𝐼𝑜𝑚 : intensidad de corriente leída en el amperímetro.

𝐼𝑣 : intensidad de corriente que circula en la rama voltimetrica.

𝐼𝑤 : intensidad de corriente que circula en la rama voltimetrica del vatímetro

Hechas las correcciones se podrá averiguar:

cos 𝜃𝑜 = 𝑃0

𝑉𝑝0 . 𝐼0



𝐼𝑜𝑝 = 𝐼𝑜. cos 𝜃𝑜

𝐼𝑜𝜇 = 𝐼𝑜. sin 𝜃𝑜

cos 𝜃𝑜: factor de potencia del transformador en vacío.

𝐼𝑜𝑝 : intensidad de corriente primaria de pérdidas en el vacío.

𝐼𝑜𝜇 : intensidad de corriente primaria de magnetización.

D.3 montaje del circuito

d.3.1 efectuar conexionado según esquema.


1. alcance del amperimetro a 0.25 A.

2. alcance del voltímetro a 250 V.

3. alcance del vatímetro a 0.5 A x 200 V

4. autotransformador en cero.




a) verificado el punto anterior cerramos la llave general y aumentamos

gradualmente hasta llegar a un valor de 50 Vac en el voltimetro .

b) realizamos la PRIMER medición registrando en la tabla 3 los valores del

voltimetro, amperimetro y vatímetro.

c) Repetimos los puntos a) y b) con paso de 100 Vac, 150 Vac y 220V ac.

d) Se baja la tensión del auto transformdor a cero y se abre la llave general.

e) Efectuadas las medidas se está en condición de realizar los cálculos y completar la

tabla 3.

Tabla de registros practico 3

ensayo Tensión primaria Vac Corriente en amperimetro mA Potencia en vatimetro

𝑉𝑝𝑜 𝐼𝑜𝑚 𝑃0

1 50

2 100

3 150

4 220

Tabla de medidas practico 3

ensayo 𝐼𝑜 (𝑉𝑝𝑜)2

𝑅𝑣

(𝑉𝑝𝑜)2

𝑅𝑤

𝑃0 cos 𝜃𝑜 𝐼𝑜𝑝 𝐼𝑜𝜇

1

2

3

4



Practico 4 . Calculo de impedancia de transformador en vacio.


Con la información proporcionada por la tabla de medidas del práctico 3 se calculara la

impedancia del transformador en vacío.

𝒁𝟎 = 𝑽𝒑𝟎

𝑰𝟎= 𝑹𝟎 + 𝒋. 𝑿𝟎

𝑹𝒐 = 𝑽𝒑𝒐

𝑰𝒐𝒑

𝑿𝟎 = 𝑽𝒑𝒐

𝑰𝒐𝝁

Con

𝑍0 : impedancia total equivalente del transformador en vacio.

𝑉𝑝0 : tensión aplicada al primario.

𝐼0 : intensidad de corriente aplicada al primario con transformador en vacio.

𝑅𝑜: resistencia total equivalente de perdidas de transformador en vacio.

𝐼𝑜𝑝 : intensidad de corriente primaria de pérdidas en el vacío.

𝑋0: reactancia de transformador en vacio.

𝐼𝑜𝜇 : intensidad de corriente primaria de magnetización.

D.4


ensayo 𝑉𝑝𝑜 𝐼𝑜 𝑍0 𝐼𝑜𝑝 𝐼𝑜𝜇 𝑅𝑜 𝑋0

1

2

3

4



Practico 5. Medición de las características con transformador en cortocircuito.


Se requerirá para la experiencia corregir los valores leidos en el instrumental y luego

calcular las constantes de cortocircuito

𝑽𝒄𝒄 = 𝑽𝒄𝒄𝒎 − 𝑰𝒏. (𝑹𝒂 + 𝑹𝒂𝒘)

Donde:

𝑉𝑐𝑐: Tensión de cortocircuito aplicada al primario para que por este circule la corriente

nominal con el secundario en cortocircuito.

𝐼𝑛: Intensidad de corriente nominal del bobinado

𝑅𝑎: Resistencia óhmica del amperímetro.

𝑅𝑎𝑤: Resistencia óhmica de la rama amperometrica del vatímetro.

𝑉𝑐𝑐𝑚: Tensión leída en el voltímetro.

𝑷𝒄𝒄 = 𝑷𝒄𝒄𝒎 − 𝑹𝒂. 𝑰𝒏𝟐

𝑃𝑐𝑐: Potencia absorbida por el transformador en cortocircuito

𝑃𝑐𝑐𝑚: Potencia leída en el vatímetro.

𝒁𝒄𝒄 = 𝑽𝒄𝒄

𝑰𝒏

𝑍𝑐𝑐: impedancia equivalente del circuito

𝐜𝐨𝐬 𝜽𝒄𝒄 = 𝑷𝒄𝒄

𝑽𝒄𝒄 . 𝑰𝒏

cos 𝜃𝑐𝑐: factor de potencia del transformador en cortocircuito.



𝑹𝒄𝒄 = 𝑷𝒄𝒄

𝑰𝒏𝟐

𝑅𝑐𝑐: Resistencia equivalente de pérdidas de cortocircuito.

𝑿𝒄𝒄 = √𝒁𝒄𝒄𝟐 + 𝑹𝒄𝒄

𝟐

𝑋𝑐𝑐: Reactancia equivalente de cortocircuito.

D.5 montaje del circuito

d.5.1 efectuar conexionado según esquema.


1. alcance del amperimetro a 1 A.

2. alcance del voltímetro a 50 V.

3. alcance del vatímetro a 0.5 A x 50 V

4. autotransformador en cero.




a) verificado el punto anterior cerramos la llave general y aumentamos

gradualmente hasta que el amperimetro marque la corriente nominal del

bobinado de 220 Vac. .

b) en estas condiciones se lee 𝐼𝑛, 𝑉𝑐𝑐𝑚, y 𝑃𝑐𝑐𝑚 anotándolos en la tabla 5.

c) Se baja la tensión del auto transformador a cero y se abre la llave general.

d) Efectuadas las medidas se está en condición de realizar los cálculos y completar la

tabla 5.


ensayo 𝑉𝑐𝑐𝑚 𝐼𝑛 𝑃𝑐𝑐𝑚 𝑃𝑐𝑐 𝑉𝑐𝑐 𝑍𝑐𝑐 𝑅𝑐𝑐 𝑋𝑐𝑐 cos 𝜃𝑐𝑐

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