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Instituto Politcnico Nacional Escuela Superior De Ingeniera
Mecnica &Elctrica
Fecha de realizacin: 3 de septiembre de 2013. Fecha de entrega:
8 de septiembre de 2013.
Academia De Electrotecnia Laboratorio Mediciones Elctricas
Practica No.:"1"
DETERMINACIN DE LA CURVA DE EXCITACIN DE UN TRANSFORMADOR DE
CORRIENTE PARA
PROTECCIN
Alumno: Boleta: Calificacin:
Lpez Bruno Jos Roberto 2011300537
Martnez Santos Luis Eduardo 2011300614 Silla Meza Daniel
2011301003
Grupo:"7EM4"
Seccin:"B"
Equipo:"3"
Profesores: M. en C.: Armando Morales Castorena. M. en C.:
Ramrez Snchez Marla Erika. M. en C.: Asiain Olivares Tomas.
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Contenido Prlogo.
...............................................................................................................................................
1
Consideraciones tericas.
...................................................................................................................
2
Cuestionario.
.......................................................................................................................................
9
Lpez Bruno Jos Roberto.
......................................................................................................
9
Martnez Santos Luis Eduardo.
..............................................................................................
12
Silla Meza Daniel
...................................................................................................................
16
Procedimiento.
..................................................................................................................................
18
Lpez Bruno Jos Roberto
.....................................................................................................
18
Martnez Santos Luis Eduardo.
..............................................................................................
19
Silla Meza Daniel
...................................................................................................................
20
Resultados Experimentales.
..............................................................................................................
21
Clculos posteriores
..........................................................................................................................
25
Anlisis de resultados.
.......................................................................................................................
26
Anexos.
..............................................................................................................................................
27
Anexo No 1.
...........................................................................................................................
27
Anexo No. 2.
..........................................................................................................................
28
Conclusiones.
....................................................................................................................................
29
Lpez Bruno Jos Roberto.
....................................................................................................
29
Martnez Santos Luis Eduardo.
..............................................................................................
30
Silla Meza Daniel
...................................................................................................................
31
Bibliografa.
.......................................................................................................................................
32
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1
Prlogo. Este trabajo tratar acerca de la prctica 1 de Mediciones
Elctricas. Abarcaremos aspectos tericos relacionados con los
transformadores de corriente (TC), su clasificacin, su utilizacin,
la forma en que estn construidos entre otros aspectos relacionados;
tratar acerca de la medicin de la resistencia del devanado de un TC
mediante un puente de Kelvin y la curva de saturacin de un TC. Se
tocar la parte experimental mediante la tabulacin de los resultados
obtenidos en las lecturas de vltmetros (de valor eficaz y medio) y
de un amprmetro. Se llevarn a cabo clculos posteriores, empleando
el software MATLAB y se construir la curva de saturacin de un TC,
adicionalmente, nos apoyaremos en los datos proporcionados por los
fabricantes del TC como de los dems instrumentos de medicin para
realizar dichos clculos. Finalmente se presentarn el anlisis de los
resultados obtenidos en la prctica y las conclusiones de manera
individual de cada uno de los integrantes del equipo.
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2
Consideraciones tericas. TRANSFORMADOR DE CORRIENTE O TC Un
transformador de corriente o TC es el dispositivo que nos alimenta
una corriente proporcionalmente menor a la del circuito. Por su
aplicacin se puede subdividir en transformador de medicin y
transformador de proteccin, no obstante se disean para realizar
ambas funciones y su corriente nominal del secundario puede ser de
1 5 Amperes, es decir, desarrollan dos tipos de funciones,
transformar la corriente y aislar los instrumentos de proteccin y
medicin conectados a los circuitos de alta tensin. El primario del
transformador se conecta en serie con el circuito cuya intensidad
se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas
de corriente de los aparatos de medicin y de proteccin que
requieran ser energizados. Su principio de funcionamiento puede ser
obtenido a travs del modelo del transformador ideal, haciendo
algunas consideraciones derivadas de su diseo y conexin dentro del
sistema. Diagrama equivalente de un TC
Figura 1. Diagrama equivalente de un TC
Caractersticas Son aparatos en que la corriente secundaria,
dentro de las condiciones normales de operacin, es prcticamente
proporcional a la corriente primaria, aunque ligeramente
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desfasada. Desarrollan dos tipos de funcin: transformar la
corriente y aislar los instrumentos de proteccin y medicin
conectados a los circuitos de alta tensin. El primario del
transformador, que consta de muy pocas espiras, se conecta en serie
con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se
conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de
medicin y de proteccin que requieran ser energizados. Las espiras
del arrollamiento primario suelen ser una o varias, las cuales se
pueden a su vez dividir en dos partes iguales y conectarse en serie
o paralelo para cambiar la relacin, y atraviesan el ncleo magntico,
cuya forma suele ser cerrada tipo toroidal o puede tener un cierto
entrehierro, sobre el cual se arrollan las espiras del secundario
de una forma uniforme, consiguiendo as reducir al mnimo el flujo de
dispersin. Este arrollamiento es el que se encarga de alimentar los
circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida
conectados en serie. Se puede dar tambin la existencia de varios
arrollamientos secundarios en un mismo transformador, cada uno
sobre su circuito magntico, uno para medida y otro para proteccin.
De esta forma no existe influencia de un secundario sobre otro. Si
el aparato tiene varios circuitos magnticos, se comporta como si
fueran varios transformadores diferentes. Un circuito se puede
utilizar para mediciones que requieren mayor precisin, y los dems
se pueden utilizar para proteccin. La tensin del aislamiento de un
transformador de corriente debe ser, cuando menos, igual a la
tensin ms elevada del sistema al que va a estar conectado. Los
transformadores de corriente pueden ser de medicin, de proteccin,
mixtos o combinados. Transformador de medicin. Los transformadores
cuya funcin es medir, requieren reproducir fielmente la magnitud y
el ngulo de fase de la corriente. Su precisin debe garantizarse
desde una pequea fraccin de corriente nominal del orden del 10%,
hasta un exceso de corriente del orden del 20%, sobre el valor
nominal. Transformadores de proteccin. Los transformadores cuya
funcin es proteger un circuito, requieren conservar su fidelidad
hasta un valor de veinte veces la magnitud de la corriente nominal,
para grandes redes con altas corrientes puede ser necesario
requerir treinta veces la corriente nominal.
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En el caso de los rels de sobre - corriente, slo importa la
relacin de transformacin, pero en otro tipo de rels, como pueden
ser los de impedancia, se requiere adems de la relacin de
transformacin, mantener el error del ngulo de fase dentro de
valores predeterminados. Transformadores mixtos. Los
transformadores se disean para una combinacin de los dos casos
anteriores, un circuito con el ncleo de alta precisin para los
circuitos de medicin y uno o dos circuitos ms, con sus ncleos
adecuados, para los circuitos de proteccin. Transformadores
combinados. Son aparatos que bajo una misma cubierta albergan un
transformador de corriente y otro de tensin. Descripcin de los
componentes bsicos de un TC
Aislamiento externo: el aislamiento externo consta de una
envolvente cermica con una lnea de fuga lo suficientemente larga
como para que ningn arco pueda contornear bajo condiciones de
contaminacin, como lluvia, niebla, polvo, etc. Aislamiento interno:
puede variar segn sus caractersticas constructivas. Uno es aqul en
que las partes activas se moldean en resina de epoxy que las fija,
las separa y asla, existiendo una cmara de aire entre el
aislamiento externo de porcelana y el cuerpo de resina. Existe otro
tipo constructivo, indicado para potencias de precisin elevadas y
grandes intensidades de cortocircuito, en que el aislamiento
interno suele ser cartn prespn impregnado en aceite para el
conjunto de los ncleos, arrollamientos secundarios y la bajante de
los conductores que unen los arrollamientos secundarios con sus
cajas de bornes. Esta bajante lleva incorporada en el interior de
su aislamiento una serie de pantallas metlicas de forma cilndrica,
estando todo ello envuelto por un tubo metlico en forma
decreciente, de forma cnica. Este conjunto constituye un capacitor
que permite un reparto uniforme de tensin a lo largo de toda la
aislacin interna. Ncleo: los transformadores de intensidad, tanto
de medida como de proteccin, se construyen con ncleos de chapa
magntica de gran permeabilidad. Cabe diferenciar que cuando un
ncleo va destinado para un transformador de medida se utiliza una
chapa de rpida saturacin, mientras que si va destinado para
proteccin, la chapa a utilizar ser de saturacin dbil o lenta.
Cuando se elige una chapa de gran permeabilidad y saturacin dbil
para transformadores de proteccin, se garantiza el mantenimiento de
la relacin de transformacin para
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valores de intensidad primaria varias veces superior a la
nominal, con lo que en el secundario se pueden obtener valores
proporcionales a las corrientes de sobrecarga y cortocircuito aptos
para poder accionar los dispositivos de proteccin. Arrollamiento
primario: es de pletina de cobre electroltico puro, en barra
pasante o formando varias espiras distribuidas por igual alrededor
del ncleo. Existe la posibilidad de construir el arrollamiento
partido con acceso a los extremos de cada parte para que a base de
realizar conexiones en serie o paralelo de las partes del
arrollamiento, se puedan obtener diferentes relaciones de
transformacin. Arrollamiento secundario: es de hilo de cobre
electroltico puro, esmaltado, uniformemente distribuido alrededor
del ncleo. Existe la posibilidad de cambio de relacin de
transformacin por toma secundaria. Bornes terminales primarios:
pueden ser de latn, bronce o aluminio, estn ampliamente
dimensionados y son de forma cilndrica, planos o con tornillos.
Bornes terminales secundarios: son de latn y se hallan alojados en
una caja de bornes de baja tensin estanca. Causa de errores Los
errores en un transformador de corriente son debidos a la energa
necesaria para producir el flujo en el ncleo que induce la tensin
en el devanado secundario que suministra la corriente a travs del
circuito secundario. Los ampere - vueltas totales disponibles para
proporcionar la corriente al secundario son iguales a los ampere -
vueltas del primario menos los ampere - vueltas para producir el
flujo del ncleo. Un cambio en la carga secundaria altera el flujo
requerido en el ncleo y vara los ampere - vueltas de excitacin del
ncleo; el flujo de dispersin en el ncleo cambia las caractersticas
magnticas del mismo y afecta a los ampere - vueltas de excitacin.
Para clasificar la certeza de la retransmisin, la razn de correccin
no exceder 10%.
A) Clasificacin C, K, o T. La clasificacin C o K cubre
transformadores de corriente en los que el flujo remanente en el
ncleo del transformador no tiene un efecto apreciable en la razn o
razones dentro de los lmites de la corriente y la carga.
B) La clasificacin T cubre los transformadores de corriente en
los que el flujo de remanente en el ncleo del transformador tiene
un efecto apreciable en la razn dentro de los lmites especificados
en el artculo B. Un efecto apreciable es
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definido como un 1% de diferencia entre los valores de la
correccin actual de la razn y la correccin de razn calculada.
PUENTE DE KELVIN El puente de Kelvin es una modificacin del
puente de Wheatstone y proporciona una mayor exactitud en
resistencias de bajo valor, generalmente por debajo de 1.
Figura 2. Diagrama elctrico de un puente de Kelvin.
RY representa la resistencia del alambre de conexin entre R3 y
RX. Existen dos posibles conexiones del galvanmetro, el punto m y
el punto n. Si se conecta el galvanmetro en el punto m, la
resistencia de RY se suma con RX resultando una indicacin por
arriba de RX. Cuando se conecta el galvanmetro en el punto n, la
resistencia de RY se suma con RX dando as un valor de RX menor que
el que debera ser porque el valor real de R3 es ms alto que su
valor nominal debido a la resistencia de RY. Si el galvanmetro se
conecta en el punto p, entre m y n, de tal forma que la razn de
resistencia de n a p y de m a p iguale la razn de los resistores R1
y R2, entonces:
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As vemos que el efecto de la resistencia del alambre se elimina
si conectamos el galvanmetro en el punto intermedio p. CURVA DE
EXCITACIN DE UN TC. La grfica de magnetizacin del TC representa la
variacin del valor de esta corriente magnetizante en funcin de la
tensin Vs desarrollada en el secundario del TC y puede dividirse en
3 zonas (figura 3): 1 - zona no saturada, 2 - zona intermedia, 3 -
zona saturada. En la zona 1, la corriente Im es baja y la tensin
aumenta de forma casi proporcional a la corriente primaria. La zona
2 es una zona intermedia entre la zona no saturada y la zona
saturada. No se aprecia un corte o inflexin importante en la curva
de magnetizacin. En realidad, es difcil situar de forma precisa el
punto de la curva que corresponde a la tensin de saturacin. En la
zona 3, la curva (Vs Im) resulta casi horizontal. El error respecto
a la razn de transformacin es importante y la corriente secundaria
se deforma debido a la saturacin. Hay un conjunto de valores
caractersticos de tensin que corresponden a la zona 2 de un
determinado TC; evidentemente es necesario conocerlos cuando hay
que cambiar la definicin de un TC.
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Figura 3. Curva de excitacin de un TC
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Cuestionario. Lpez Bruno Jos Roberto.
1.- Qu es un TC & cul es su funcin? R: Es un dispositivo
elctrico el cual tiene un estado de equilibrio entre la intensidad
de corriente, el flujo magntico y la tensin, parte de la intensidad
de corriente primaria genera tensin en el devanado secundario. 2.-
Dibuje su circuito equivalente simplificado. R:
3.- Qu errores introduce el TC durante la transformacin? R:
Errores en la relacin y en el ngulo de fase. 4.- De qu depende el
error relativo de relacin de transformacin? R: Depende la corriente
de excitacin y tambin se debe a la carga en el circuito secundario.
5.- Cul es la nomenclatura para la clase de exactitud de un TC? R:
Se designan por dos smbolos, una letra y un nmero. 6.- Qu significa
la letra y el nmero de la clase de exactitud? R: La letra indica si
es o no despreciable el error de relacin debido al flujo de
dispersin. El nmero indica la tensin eficaz mxima que el
transformador desarrolla en sus bornes secundarios con una carga
nominal.
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7.- Elabora una tabla con los datos de carga nominal con
exactitud para dos TC, un C10 y un C20.
R:
CARGA
CARACTERSTICAS DE LA CARGA POTENCIA APARENTE
VA
FACTOR DE
POTENCIA IMPEDANCIA
RESISTENCIA
INDUCTANCIA mH
B0,1 0,1 0,09 0,116 2,5 0,9 B0,2 0,2 0,18 0,232 5,0 0,9
8.- Qu es la curva de excitacin de un TC? R: Es la curva que
relaciona Es (tensin de excitacin secundaria) con Ie (corriente de
excitacin secundaria). 9.- Por qu debemos desmagnetizar el ncleo
del TC antes de la prueba? R: Porque la remanencia ocasiona que los
transformadores se puedan saturar prematuramente a corrientes por
abajo del nivel normal de saturacin.
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10.- Extrae el algoritmo del clculo del error para la relacin
del ejemplo de la gua. 1. Contar con los datos de entrada Ie e Is.
2. Calcular el error de relacin e. 3. Calcular la corriente
primaria referida al secundario Ist. 4. Calcular FCR.
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Martnez Santos Luis Eduardo.
1.- Qu es un TC y cul es su funcin? R= En los sistemas de
proteccin elctrica los transformadores para instrumento desempean
un papel importante; suministran aislamiento de la alta tensin del
sistema de potencia (Transformadores de potencia), adems alimenta a
los relevadores para proteccin elctrica con cantidades
proporcionales a las del circuito de potencia, estas magnitudes se
reducen lo suficiente de tal manera que se pueden utilizar
relevadores relativamente pequeos, normalizados y relativamente
baratos (Transformadores de corriente). 2.- Dibuja su circuito
equivalente simplificado.
3.- Qu errores introduce el TC durante la transformacin? R= En
un TC real no se tiene una proporcionalidad inversa exacta dada
por:
debido a la corriente de excitacin Ie que fluye solo en el
devanado primario por lo que a esta corriente de excitacin se le
debe sumar fasorialmente la corriente secundaria IS para determinar
la IP referida al secundario:
La corriente IP ser ligeramente diferente de IS, dando como
resultado la introduccin de errores en la relacin y el ngulo de
fase. La Ie es funcin del flujo en el ncleo, que induce una tensin
ES en el devanado secundario, los errores del transformador estn en
funcin directa de la carga del circuito secundario.
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4.- De qu depende el error de relacin de transformacin? R= De la
corriente de excitacin y de la carga total conectada en el devanado
secundario. 5.- Cul es la nomenclatura para la clase de exactitud
de un TC? R= La nomenclatura para la clase de exactitud se designa
por dos smbolos, una letra (Co T) y un nmero, los cuales describen
las caractersticas del transformador. 6.- Qu significan la letra y
el nmero en la clase de exactitud? R= La letra significa que tipo
de transformador es, si es de forma toroidal, boquilla o de dona y
en su devanado secundario est distribuido uniformemente y cualquier
tipo de transformador en el que el efecto del flujo de dispersin en
el ncleo es despreciable, su clasificacin es la C; mientras que la
clasificacin T cubre los transformadores de cualquier forma y el
efecto del flujo en el ncleo es apreciable, definido como una
diferencia de 1% entre el valor de la correccin real y el
calculado. El nmero indica la tensin eficaz mxima que el
transformador desarrolla en sus bornes secundarios. 7.- Elabora una
tabla con los datos de carga nominal de exactitud para dos TCs, uno
C10 y uno C20. R=
Clasificacin de la
exactitud.
Carga.
Impedancia []
Resistencia. []
Inductancia. [mH]
Potencia Aparente.
[VA]
Factor de potencia.
C10 B0,1 0,1 0,09 0,116 2,5 0,9
C20 B0,2 0,2 0,18 0,232 5,0 0,9
8.- Qu es la curva de excitacin de un TC? R= Es la curva que
relaciona a la tensin de excitacin secundaria ES con la corriente
de excitacin secundaria Ie.
9.- Por qu debemos desmagnetizar el ncleo del TC antes de la
prueba? R= Debido a una posible remanencia del transformador de
corriente, le remanencia ocasiona una saturacin prematura a
corrientes por debajo de su nivel de saturacin. 10.- Extrae el
algoritmo de clculo de error por relacin y del FRC del ejemplo en
la gua.
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Datos de placa.
Lecturas qi.
Trazar curva de excitacin.
Datos de placa.
R23=MLP=1 x 0.277=0.277
R75=R23(1+T)= 0.334
ZCS=( ) ( ) =2.188
ES= ISZES = 218.8 V
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Ie = 0.2 A, dato de la curva.
ISt= IS + Ie =100.2 A
FIN.
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Silla Meza Daniel
1-. Qu es un TC y cul es su funcin? Es un transformador de
corriente que suministra aislamiento de la alta tensin del sistema
de potencia y su funcin es proteger al personal operativo y a los
aparatos. 2-. Dibujar su circuito equivalente simplificado
3-. Qu errores introduce el TC durante la transformacin? Errores
en la relacin de transformacin y en el ngulo de fase 4.- De qu
depende el error de la relacin de transformacin? De la corriente de
excitacin 5.- Cul es la nomenclatura para la clase de exactitud de
un TC? Se asignan por dos smbolos, una letra y un nmero 6.- Qu
significa la letra y el nmero en la clase de exactitud del TC? La
letra indica que el flujo de dispersin tenga un efecto apreciable o
despreciable sobre el error de relacin El nmero indica la tensin
mxima sin que el error de relacin sea mayor a 10 %
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7.- Elabora una tabla con los datos de carga nominal de
exactitud para dos TCs, una con C10 y otro con C20
Carga Caractersticas de la carga Potencia Aparente
VA
Factor De
Potencia Impedancia
Resistencia
Inductancia Mh
B0,1 0,1 0,09 0,116 2,5 0,9
B0,2 0,2 0,18 0,232 5,0 0,9
8.- Qu es la curva de excitacin de un TC? Es la curva que
relaciona la tensin Es con la corriente Ie 9.- Por qu debemos
desmagnetizar el ncleo del TC antes de la prueba? Para evitar la
saturacin prematuramente a corrientes por debajo del nivel normal
de saturacin 10.-Extrae el algoritmo del clculo del error por
relacin de transformacin del FCR del ejemplo de la gua.
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Procedimiento. Lpez Bruno Jos Roberto
Antes de realizar la prctica revisamos que en nuestra mesa todo
la fuente de corriente altea funcionara de forma correcta.
Despus comenzamos la prctica realizando la medicin de la
resistencia del transformador de corriente (TC) con ayudadel puente
de kelvin; primero a este lo ajustamos de tal forma que la aguja
estuviese en el punto de referencia que desebamos. Despus de dicho
ajustese conectaron los cuatro bornes del puente de kelvin con los
dos bornes del TC, y conectamos los bornes de potencial del puente
de kelvin en la parte inferior y encima de estos conectamos los
cables que venan de la bobina de corriente, para obtener una mayor
exactitud en nuestra medicin; cuando se estaba realizando dicha
medicin se tom la temperatura del lugarcon ayuda de termmetro con
la finalidad de poder hacer la correccin por temperatura de nuestra
medicin.
A continuacin realizamos la des magnetizacin del TC conectando
el amprmetro de marca Greenlee en serie con la lnea uno de la
fuente de tensin variable de nuestro tablero y colocamos en
paralelo dos vlmetros el BK-Presisin para tomar el valor medio y el
HP para el valor eficaz. Despus colocamos en paralelo el TC
conectando solo el lado primario.
Despus de revisar que todo estuviese conectado como se requera
procedimos a introducir tensin al circuito hasta conseguir elevar
la corriente a siete amperes y despus lo comenzamos a disminuir la
tensin hasta llegar a cero Amper. Enseguida realizamos la medicin
de la corriente de excitacin; esto se consigui elevando la tensin
de 5V en 5V y despus de 1V en 1V hasta llegar a un valor de 25V y
proseguimos a llenar las hojas de campo.
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Martnez Santos Luis Eduardo. Al inicio de la prctica, se procedi
a determinar la resistencia del devanado secundario del TC, pero
antes, se ajust el puente de Kelvin para obtener la lectura; despus
del ajuste, se conectan los bornes de la bobina secundaria a las
salidas de corriente y potencial (2 pares) en cada uno de los
bornes del secundario (en cada borne se conectan potencial y
corriente). Una vez hecho esto se presiona el botn q hace funcionar
al puente y basados en la aguja de la pantalla se busca el valor de
resistencia que se mantenga ms cercano al punto de origen que
seleccionamos en el puente de Kelvin. Obtenida la medicin de la
resistencia del secundario, se tabula en la tabla 6. Antes de tomar
las lecturas de tensin y corriente, necesarios para realizar la
curva de saturacin del TC, se desmagnetiza el TC, para evitar el
flujo remanente que pueda intervenir en una lectura errnea en los
instrumentos de medicin. Se desmagnetiza llevando al TC a su
corriente nominal y luego se va disminuyendo esta lentamente hasta
llegar a cero; habiendo hecho esto, se procede a recabar las
lecturas de corriente y tensin del TC. Las lecturas se hacen de 5
en 5 volts, iniciando desde 0 y al llegar a 20 Volts (pueden ser
menos o ms dependiendo del TC), el ritmo de cambio entre las
lecturas de la tensin debe ser de 1 en 1 volts, se continuarn las
lecturas, hasta llegar a la corriente de excitacin del TC (que est
dentro de un intervalo de 9 y 10 A).Dichas lecturas se tabularn en
la tabla 7. Despus de llevarse a cabo la parte experimental, sigue
la parte de los clculos posteriores, los cuales se hicieron con
ayuda de un programa en MATLAB elaborado por la profesora adjunta
del laboratorio. En dicho programa se obtuvieron la corriente de
excitacin del secundario y utilizando los datos obtenidos de los
vltmetros y el amprmetro, se hizo una grfica de la corriente de
excitacin en el devanado secundario del TC. Al igual que el clculo
de la corriente de excitacin, se llevaron a cabo los clculos de la
correccin a 75 de la resistencia del devanado secundario del TC; as
como el clculo del porciento de la diferencia entre las cantidades
de los vltmetros y su promedio, los cuales se anotaron en la tabla
9. Se determin las caractersticas de la carga nominal de exactitud
marcados en el transformador, considerando los datos
correspondientes indicados en la tabla 1, anotando el resultado del
clculo en la tabla 10. Se efectuaron el clculo de impedancia del
secundario, de la tensin de excitacin del secundario y e anotaron
en las tablas 11 y 12 respectivamente. Basados en la grfica de
corriente de excitacin, se determin la corriente de excitacin,
anotando el resultado en la tabla 12, tambin se calcul la corriente
en el circuito primario referida al secundario, de igual manera se
anot este resultado en la tabla 12. Finalmente se calcularon el
factor de relacin FCR el error de relacin en porciento, tabulando
ambos resultados en la tabla 12.
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Silla Meza Daniel
Al inicio de la prctica realizamos la medicin de la resistencia
del transformador de corriente con el puente de kelvin conectando
en los cuatro bornes del puente de kelvin con los dos bornes del
TC, tomando en cuenta que los bornes de potencial del puente de
kelvin estuvieran conectados en la parte inferior y encima de estos
conectar los cables que venan de la bobina de corriente, con el fin
de obtener una mayor exactitud en nuestra medicin. Tambin
encendimos el termmetro para tomar la temperatura del medio
ambiente y poder hacer la correccin por temperatura de nuestra
medicin. Posteriormente realizamos la desmagnetizacin del TC
conectando El amprmetro (marca: Greenlee) en serie con la lnea uno
de la fuente de tensin variable de nuestro tablero, as mismo
colocamos en paralelo dos vlmetros el primero para tomar el valor
medio (BK-Presisin) y el segundo para el valor eficaz (HP-E2373) de
la tensin, tambin colocamos en paralelo el TC conectndolo solo en
el embobinado primario. Teniendo estos aparatos colocados
correctamente, y verificando que no hubiera ningn falso contacto,
elevamos la corriente hasta siete amperes con la perilla de la lnea
uno, al llegar a esa cantidad de corriente fuimos disminuyendo la
misma hasta llegar a cero, despus de ello des energizamos la fuente
de tensin as como nuestro tablero. Con el mismo circuito que
utilizamos para desmagnetizar el TC realizamos la medicin de la
corriente de excitacin, primero volvimos a energizar nuestro
tablero y despus la fuente de la lnea uno, y variamos la tensin de
cinco en cinco volts hasta llegar a 20 volts, as mismo seguimos
variando la tensin pero ahora de un volt en un volt hasta llegar a
una tensin de 25 volts de valor eficaz. En esta ltima parte de la
prctica tomamos los valores de corriente, valor medio y valor
eficaz, en cada caso, que nos mostraban los aparatos de medicin,
con el fin de realizar una grafica y ver la curva de excitacin de
la corriente del TC.
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Resultados Experimentales. Tabla 1. Datos de los aparatos de
medicin utilizados.
PUENTE DE KELVIN
Modelo: KB3 Clase de exactitud: 200 Marca : CROPICO Cuentas:
9.99 Alcance: 0 a 0.1 Resistencia:------- Resolucin: 200
AMPRMETRO DE VALOR EFICAZ Modelo: OM-510 Clase de exactitud:
(1.0 % +0.04A) Marca : GREENLEE Cuentas: 10.99 Alcance: 10 A
Resistencia:------ Resolucin: 0.1A
VLTMETRO DE VALOR EFICAZ Modelo: 53090 Clase de exactitud: (1.2%
+4) Marca : HP-E2373-90001 Cuentas: 750V Alcance: 30V Resistencia:
10 M Resolucin: 0.01V
VLTMETRO DE VALOR MEDIO, CON ESCALA EN VALORES EFICACES Modelo:
5390 Clase de exactitud: (0.3%R+30D) Marca : BK-PRESICION Cuentas:
750 Alcance: 50 V Resistencia:10 M/100 pF Resolucin: 1 mV
TERMMETRO Modelo: CA865 Clase de exactitud: 0.05C Marca : AEMC
ELECTRONICS Cuentas: 1999 Alcance: -50C a 199.9C Resistencia: ----
Resolucin: 0.1 C
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Tabla nmero 2.Lecturas obtenidas en medicin de la resistencia
del devanado secundario con puente de:
BORNES MULTIPLICADOR M
LECTURA Lp
[]
TEMPERATURA t
[C]
S1 - S2 0.0100 0.0994 21.1000
Tabla nmero 3. Lecturas obtenidas en la medicin de la corriente
de excitacin.
VLTMETROS AMPRMETRO AM [A]
VM1 [V]
VM2 [V]
0.0000 0.0000 0.0000 5.3600 5.3750 0.0200 9.8400 9.8650
0.0300
15.3000 15.3670 0.0800 19.7200 19.8860 0.2200 20.6100 20.6710
0.3600 21.3700 21.3790 0.7000 21.8900 22.1080 1.4600 22.5200
23.0450 3.4100 22.8500 24.0950 7.1100 22.9900 24.6940 9.2400
23.0700 25.1050 10.9200
VM1, Vltmetro de valor medio. VM2, Vltmetro de valor eficaz.
Tabla nmero 4. Resultados del clculo de laresistencia del
devanado secundario. Material del devanado secundario:
RESISTENCIA A t C
RESISTENCIA A 75 C
0.1091
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Tabla nmero 5. Promedios y diferencias de las tensiones.
VLTMETROS PROMEDIO V
DIFERENCIA % VM1
V VM2
V
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 5.3600 5.3750 5.3675 -0.0075 9.8400
9.8650 9.8525 -0.0125
15.3000 15.3670 15.3335 -0.0335 19.7200 19.8860 19.8030 -0.0830
20.6100 20.6710 20.6405 -0.0305 21.3700 21.3790 21.3745 -0.0045
21.8900 22.1080 21.9990 -0.1090 22.5200 23.0450 22.7825 -0.2625
22.8500 24.0950 23.4725 -0.6225 22.9900 24.6940 23.8420 -0.8520
23.0700 25.1050 24.0875 -1.0175
Tabla nmero 6.Caractersticas de la carga nominal de exactitud,
B.
IMPEDANCIA ZB
RESISTENCIA RB
INDUCTANCIA LB
mH
POTENCIA APARENTE
VA
FACTOR DE
POTENCIA
0.1000 0.0900 0.1160 2.5000 0.9000
Tabla nmero 7.Impedancia del circuito secundario.
IMPEDANCIA Zcs, [] 0.2039
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TABLA NMERO 8.RESULTADOS DE LOS CLCULOS PARA DETERMINAR EL ERROR
DE RELACIN.
TENSIN DE EXCITACIN
ES [V]
CORRIENTE DE EXCITACIN
Ie [A]
CORRIENTE SECUNDARIA
IS [A]
CORRIENTE PRIMARIA
ISt [A]
FACTOR DE CORRECCIN
FCR
ERROR DE RELACIN
e %
20.3859 0.3000 100.00 100.3000 1.0030 0.3000
A continuacin se presenta la curva de excitacin secundaria
obtenida.
Nota se puede consultar una ampliacin de la curva en el Anexo
No. 1.
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Clculos posteriores Los clculos posteriores fueron desarrollados
con ayuda de MATLAB, el cdigo se encuentra en el Anexo No.2.
Calculo de la impedancia del circuito secundario.
2 2
75 2CS B BZ R R f L
Calcule la tensin de excitacin ES.
S S CSE I Z
Los valores de la corriente de excitacin Ie, para el valor de la
tensin de excitacin ES, fueron obtenidos por medio de la curva de
excitacin secundaria (Ver Anexo No. 1). La frmula utilizada para la
corriente primaria ISt, referida al secundario.
St S eI I I
El factor de correccin de relacin FCR fue calculado con la
frmula:
FCR= St
S
I
I
Y el error de relacin en por ciento:
100e
S
Ie
I
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Anlisis de resultados. Como nos indican los valores tabla No.3 y
cmo podemos apreciar en la grfica de la curva de excitacin, los
valores obtenidos de tensin crecen de forma casi constante mientras
que la corriente se mantienen prcticamente sin cambio, creciendo en
proporcin a la tensin (zona de linealidad de la curva), hasta que
llegan a un nivel de tensin donde la corriente se ve disparada con
el mnimo aumento de tensin (codo de la curva), y llegar un momento
en que aunque se aumente la tensin, la corriente ya no aumentar
(zona de saturacin); lo cual nos muestra un fenmeno logartmico. El
trazo de la curva con los datos de la tabla 3 se observan en el
Anexo 1. Adems, podemos observar que efectivamente se trata de una
curva logartmica. En base en la norma "NOM-J-109." comprobamos el
estado de nuestro TC el cual se encuentra dentro norma.
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Anexos. Anexo No 1.
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Anexo No. 2. %Alumnos: % Lpez Bruno Jos Roberto % Martnez Santos
Luis Eduardo % Silla Meza Daniel %Fecha de realizacin: 03/09/2013
%***PRACTICA 1 MEDICIONES ELECTRICAS*** % ---{CALCULOS
POSTERIORES}--- %>>>DETERMINACION DE LA CURVA DE
EXCITACION DE UN TC PARA PROTECCION
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Conclusiones.
Lpez Bruno Jos Roberto. Al medir la resistencia del T.C. con el
Puente de Kelvin se observ que ya despus de ajustar el puente y de
empezar a realizar la medicin la aguja se mueve a la izquierda lo
cual indica que nos falta subir la resistencia del puente y si la
aguja se dirige a la derecha indica que nos pasamos de resistencia;
para lograr que la medicin sea la exacta necesitamos que la aguja
este centrada o que este situada en el punto que nosotros usamos
como referencia para dicha medicin. Despus al momento de realizar
la prctica para tomar los valores de la curva de excitacin del T.C.
observamos que a medida que se incrementaba la tensin suba muy poco
la corriente en el T.C. pero despus de cierto valor de tensin (en
nuestro caso 21 Volts) la corriente se dispara y en ese momento en
adelante con una pequea variacin de tensin la corriente se ve
mayormente incrementada esto se debe a que la curva de excitacin
que describe este efecto es una curva logartmica. Despus de
realizar los clculos se concluye que el valor del error de relacin
es menor que 10 %, es decir el transformador de corriente cumple
con la clase de exactitud que tiene marcada en su placa de datos
tal y como lo marca la norma la NOM-J-109.
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Martnez Santos Luis Eduardo. De los resultados obtenidos de los
clculos posteriores y comparndolos con la informacin de los datos
de placa, concluyo que el TC cumple con la clase de exactitud
descrita por el fabricante ya que su error de relacin no supera el
10%. Para la curva de la corriente de excitacin del devanado
secundario, not que la corriente se incrementaba muy poco a medida
que aumentbamos la tensin de cinco en cinco volts por lectura, pero
al llegar a los 21 volts aproximadamente, el comportamiento de la
corriente comenz a cambiar y aumentaba en mayor magnitud por lo que
se tuvo que aumentar de un volt en un volt para asegurarnos que la
corriente en el secundario no llegara o no excediera por mucho los
10 amperes. Para el caso de nuestro TC, el codo de saturacin
comienza alrededor de los 15 Volts y termina aproximadamente en los
22 volts, donde comienza la zona de saturacin. Dificultades para
hacer la prctica hubo, al momento de la realizacin de la curva de
excitacin del secundario, ya que este procedimiento se tena que
hacer con sumo cuidado para evitar que aumentara mucho la corriente
y no pasar el lmite establecido para la prctica, adems de obtener
el mayor nmero de lecturas para que la grfica se apreciara con
mayor forma.
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Silla Meza Daniel
Durante la prctica tuvimos un pequeo problema, iniciando con el
puente de kelvin que no nos daba ninguna lectura por lo cual
tuvimos que cambiar este aparato con otro esquipo que ya haba
realizado la medicin y de esta manera nosotros pudimos realizar
esta parte de la prctica. As mismo al querer desmagnetizar el ncleo
del TC el multmetro que utilizamos como amprmetro (Greenlee) no
tenia continuidad por lo cual tambin tuvimos que cambiarlo y con
ello pudimos continuar con la prctica. Cabe mencionar que tuvimos
un pequeo problema al conectar el multmetro (HP) tuvimos que
acoplar un par de cables para poder conectarlo en el circuito ya
que sus entradas son muy largas y las bananas que tenan nuestros
cables no hacan contacto con las mismas. Finalizando la prctica
comprendimos que las mediciones que realizamos deben de hacerse de
la mejor forma, con el material adecuado y con aparatos de medicin
en buenas condiciones, ya que de lo contrario tendremos muchos
errores que podran hacer de nuestra practica poco confiable, en el
aspecto de no tener valores cercanos a los estimados, en nuestro
caso para poder trazar la curva de saturacin del TC con pocos
errores o lo ms cercano a los valores que nos indica la
NOM-J-109.
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Bibliografa.
http://www.ingeborda.com/biblioteca/Biblioteca%20Internet/Catalogos%20de%20Fabricantes/Materiales%20Electricos/Schneider/Cuadernos%20Tecnicos%20CT/CT195.pdf
http://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/20/puente-de-kelvin/
http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/tydee/moduloii.pdf
http://montanux.wikispaces.com/file/view/trafos+de+corriente.pdf