LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I PRÁCTICA NO. 2. TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS: PRUEBAS DE VACÍO Y CORTO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones - E³T

“Perfecta combinación entre energía e intelecto”

OBJETIVOS

Determinar; la polaridad de un transformador monofásico.

Realizar las pruebas de vacío y cortocircuito a un transformador monofásico.

Conectar el transformador como auto transformador y determinar su relación de transformación.

Realizar las pruebas de vacío y cortocircuito al auto transformador monofásico.

Determinar experimental mente el rendimiento y la regulación del transformador monofásico.

Determinar experimental mente el rendimiento y la regulación del auto transformador monofásico.

Evaluar la comprensión de lo realizado y observado en el laboratorio.

EQUIPOS NECESARIOS

2 Wáttmetros.

2 Ampérmetros (0 a 10 A).

1 Multímetro digital

1 Vóltmetro de bobina móvil (0 a 20 V)

2 Transformadores de corriente (20/5 A).

1 Transformador monofásico bidevanado.

INTRODUCCIÓN

Es posible determinar experimentalmente los valores de las resistencias e inductancias del modelo del transformador. Una aproximación adecuada para estos valores se puede lograr con sólo dos ensayos: la prueba de circuito abierto y la prueba de cortocircuito. Para realizar estas pruebas es necesario saber la polaridad de los bornes del transformador, para esto se puede identificar de varias formas. En este caso tentemos que identificar los bornes de alta y bornes de baja. Para esto se utilizamos una convención. La convención norteamericana utiliza la letra H (H1, H2,H3…) para los bornes del devanado de alta y la letra X (X1, X2, X3…) para los bornes del devanado de baja. (Existe la norma Europea donde U,X para el lado de alta y u,x para el lado de baja). De tal forma al aplicar una tensión al devanado alta con polaridad positiva (H1) entonces es positivo en el borne

de baja (X1) entonces sabemos la relación de transformación es positiva con respecto a las tensiones. Pero el concepto de polaridad del transformador también se puede tratar desde el punto de vista de la corriente, para esto se utiliza un voltímetro de bobina móvil. Se aplica un pulso de tensión de continua reducida por el lado de baja. Si el voltímetro señala una tensión positiva, el terminal al que se mide tiene la misma polaridad del lado positivo del lado de baja que se excitó.

Figura 1. Polaridad aplicando un pulso de continua.

En transformadores de baja potencia se puede

determinar la polaridad usando un puente de polaridad.

Nombre que se le da a la conexión entre los devanados.

Figura 2. Polaridad utilizando el puente de polaridad.

Como se ve en la figura 2. Se energiza el transformador

por el lado de alta, y se mide la tensión aplicada así

como los bornes del lado de baja y de alta que no están

unidos por el puente. Y se exponen a las condiciones

que vemos en la figura 2. Para saber la polaridad.

PREINFORME No. 2 TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS: PRUEBAS DE VACÍO Y CORTO

Cristian Barreto, Edwar Ibagué, David Torres Presentado a: Ing. Cristian Camilo Jiménez Leiva

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I PRÁCTICA NO. 2. TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS: PRUEBAS DE VACÍO Y CORTO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones - E³T

“Perfecta combinación entre energía e intelecto”

Para la prueba de vacío realizamos la siguiente

conexión:

Figura 3. Conexión para la prueba de vacío del transformador.

Como se observa en la figura 3. Se mide la tensión

aplicada por el lado de baja (Este lado requiere aplicar

menor tensión), la corriente suministrada y la potencia

que toma el transformador. Y como el devanado

secundario está abierto toda la potencia la consume el

transformador en la resistencia de su devanado

alimentado y en el núcleo (Perdidas por histéresis y

foucault).

Para la prueba de cortocircuito relizamos la siguiente

conexión:

Figura 4. Conexión para la prueba de cortocircuito del transformador.

Como vemos en la figura 4. Se excita por el lado de alta

(Por el lado de alta podemos obtener la corriente

nominal con un valor de tensión menor) y por el lado de

baja se conecta en cortocircuito y se realizan las

respectivas mediciones. Como no hay carga conectada

en la prueba de corto circuito toda la potencia la

consume el transformador en la resistencia del

devanado y en el núcleo. Esta última perdida es muy

pequeña, porque la tensión aplicada es muy pequeña y

se puede despreciar.

En la práctica, con devanados de iguales características

que las de un transformador bidevanado, es posible

lograr mayor transferencia de potencia. Esto se logra si

además del acoplamiento magnético, se realiza un

acoplamiento eléctrico entre los devanados.

Figura 5. Conexión para la prueba de vacío del autotransformador.

Como vemos en la figura 5. El acoplamiento entre las

bobinas del lado de alta y lado de baja. Para

aprovechar mejor la conexión, se une un borne del

devanado de alta con el borne del lado de baja de

diferente polaridad. Entonces, los devanados quedan

conectados en serie aditiva.

Para un auto transformador los parámetros del circuito

también se determinan a través de las pruebas de vacío

y cortocircuito.

Para la prueba de vacío se realiza la conexión como se

ve en la figura 5. Se alimenta el autotransformador por

el lado de menor tensión, en lo posible a tensión

nominal y el lado de alta sin carga. En esta prueba se

puede hallar la relación de transformación haciendo la

medición de tensión entre los puntos y .

Figura 6. Conexión para la prueba de cortocircuito del

autotransformador.

Para la prueba de cortocircuito del auto transformador

se hace de manera similar al transformador, alimentado

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I PRÁCTICA NO. 2. TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS: PRUEBAS DE VACÍO Y CORTO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones - E³T

“Perfecta combinación entre energía e intelecto”

el lado de mayor tensión para obtener la corriente

nominal con una tensión menor, mientras que el lado de

baja permanece en cortocircuito. Como muestra la figura

6.

Como en cualquier máquina eléctrica, el rendimiento es

el cociente entre la potencia útil o potencia secundaria y

la potencia total o de entrada en el primario.

El rendimiento depende de la condición de carga que exista. Es decir, si se modifica la potencia que la carga consume y/o su factor de potencia, la eficiencia cambia. Sin embargo, el rendimiento no depende de si el factor de potencia es en adelanto o en atraso. La máxima eficiencia se obtiene para factor de potencia uno y una condición de carga que depende de las pérdidas en el núcleo. Para cada factor de potencia, la condición de carga a la cual se presenta la mayor eficiencia es la misma. La regulación del transformador o del autotransformador es una medida de la variación de tensión que se experimenta en el lado secundario, cuando se pasa de vacío a una condición de carga dada, manteniendo constante la tensión en el primario. La regulación se expresa en tanto por ciento de la magnitud de la tensión que se presenta con la carga considerada.

Para cada condición de carga la regulación es diferente, e incluso depende de si el factor de potencia es en adelanto o en atraso. La regulación se calcula como la diferencia entre la magnitud de la tensión en el secundario en vacío (Vso) y la magnitud de la tensión en el secundario en carga (Vs), expresada en tanto por ciento de la magnitud de la tensión en carga; manteniendo constante la magnitud de la tensión en el primario.

BIBLIOGRAFÍA

Chapman J. Stephen. Máquinas eléctricas. Editorial Mc Graw Hill, Bogotá, Colombia, 1987.

Fraile Mora, Jesús, Máquinas Eléctricas; U.P.M., Editorial Mc Graw Hill , 1993