LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS
OBJETIVOS:1. Conocer las relaciones de voltaje y corriente de un
transformador.2. Estudiar las corrientes de excitacin, la capacidad
en voltamperes y las corrientes de cortocircuito de u
transformador.EXPOSICION
Los transformadores son probablemente la parte del equipo de
mayor uso en la industria elctrica.Varan en tamao desde unidades
miniatura para radios de transistores, hasta unidades gigantescas
que pasan toneladas y que se emplean en las estaciones centrales de
distribucin de energa elctrica. Sin embargo, todos los
transformadores tienen las mismas propiedades bsicas, que son las
que se vern a continuacin.
Cuando existe una induccin mutua entre dos bobinas o devanados,
un cambio en la corriente que pasa por uno de ellos induce un
voltaje en el otro. Todos los transformadores poseen un devanado
primario y uno o ms secundarios. El devanado primario recibe energa
elctrica de una fuente de alimentacin y acopla esta energa al
devanado secundario mediante un campo magntico variable. La energa
toma la forma de una fuerza electromotriz que pasa por el devanado
secundario y, si se conecta una carga a este, la energa se
transfiere a la carga. As pues, la energa elctrica se puede
transformar de un crculo a otro sin que exista una conexin fsica
entre ambos. Los transformadores son indispensables en la
distribucin de potencia elctrica que este a una corriente y
voltajes dados, en una potencia equivalente a otra corriente y
voltaje dados.Cuando un transformador est funcionando, pasan
corrientes alternas por sus devanados y se establece un campo
magntico alterno en un ncleo de hierro. Como resultado, se produce
prdidas de cobre y hierro que representan potencial real (watts) y
que hacen que el transformador se caliente. Para establecer un
campo magntico se requiere una potencia reactiva (vars) que se
obtiene de la lnea de alimentacin. Por estas razones, la potencia
total entregada al devanado primario es siempre ligeramente mayor
que la potencia total entregada por el devanado secundario. Sin
embargo, se puede decir, que aproximadamente en casi todos los
transformadoresa) Potencia del primario (watts) = Potencia del
secundario ( watts)b) Voltamperes del primario (VA) = Voltamperes
del secundario (VA)c) Vars del primario = vars del secundario
Cuando el voltaje del primario se eleva ms all de su valor
nominal, el ncleo del hierro (laminaciones) comienza a saturarse y
la corriente de magnetizacin (de excitacin) aumenta gran
rapidez.Los transformadores pueden sufrir cortocircuitos
accidentales causados por desastres naturales o motivados por el
hombre. Las corrientes de cortocircuitos pueden ser muy grandes y,
a menos que se interrumpan, queman al transformador en un corto
tiempo. El objetivo de este Experimento de Laboratorio es demostrar
estos puntos importantes
INSTRUMENTOS Y EQUIPO
Mdulo de transformador EMS 8341 Mdulo de fuente de alimentacin
(120 / 280V c-d) EMS 8821 Mdulo de medicin de c-a
(100/100/250/250V) EMS 8426 Mdulo de medicin de c-a (0,5/0,5/0,5 A)
EMS 8425 Cables de conexin EMS 8941 Otros: Ohmmetro
PROCEDIMIENTOS
Advertencia! En este Experimento de Laboratorio se manejan altos
voltajes No haga ninguna conexin cuando la fuente est conectada La
fuente debe desconectarse despus de hacer cada medicin
1. Examine la estructura del Mdulo EMS 8341de transformador,
fijndose especialmente en el transformador, los terminales y el
alambrado.a) El ncleo del transformador esta hecho de copas
delgadas (laminaciones) de acero. Identifquelob) Observe que los
devanados del transformador estn conectados a las terminales
mantadas en la bobina del transformador.c) Observe que estos
devanados van conectados a las terminales de conexin montadas en la
cara del mdulo.
2. Identifique los tres devanados independientes del
transformador marcados en la cara del mdulo: a) Anote el voltaje
nominal de cada uno de los tres devanados
Terminales 1 a 2 = 120 V c-dTerminales 3 a 4 = 208 V
c-dTerminales 5 a 6 = 120 V c-d
b) Escriba el voltaje nominal
Terminales 3 a 7 = 104 V c-dTerminales 7 a 8 = 76 V
c-dTerminales 8 a 4 = 28 V c-dTerminales 3 a 8 = 180 V
c-dTerminales 7 a 4 = 104 V c-dTerminales 5 a 9 = 60 V
c-dTerminales 9 a 6 = 60 V c-d
c) Indique la corriente nominal de cada una de las siguientes
conexiones Terminales 1 a 2 = 0,5 A c-dTerminales 3 a 4 = 0,3 A
c-dTerminales 5 a 6 = 0,5 A c-dTerminales 3 a 7 = 0,3 A
c-dTerminales 8 a 4 = 0,3 A c-d
3. Use la escala ms baja del hmetro y mida y anote la
resistencia en c-d de cada uno de los devanados:
Terminales 1 a 2 = 240 Terminales 3 a 4 = 693,33 Terminales 3 a
7 = 346, 66 Terminales 7 a 8 = 253,33 Terminales 8 a 4 = 93,33
Terminales 5 a 6 = 240 Terminales 5 a 9 = 200 Terminales 9 a 6 =
200
4. A continuacin medir los voltajes del secundario sin carga,
cuando se aplican 120 V c-d al devanado primario.
a) Conecte el circulo que se ilustra en la figura 39-1 b)
Conecte la fuente de alimentacin y ajstela a 120 V c-d, segn lo
indique el voltmetro conectado a los terminales 4 y N c) Mida y
anote el voltaje de salida E1 d) Reduzca a cero el voltaje y
desconecte la fuente de alimentacin e) Repita los procedimientos
(b,c y d) midiendo el voltaje de salida E2 para cada devanado que
se indica.
f) Devanado 1 a 2 = 120 V c-d Devanado 3 a 4 = 200 V c-d
Devanado 5 a 6 = 120 V c-d Devanado 3 a 7 = 104 V c-dDevanado 7 a 8
= 74 V c-d Devanado 8 a 4 = 29 V c-d Devanado 5 a 9 = 60 V c-d
5. a) Concuerden los voltajes medidos con valores nominales? SI.
Si algunos difieren explique por que
Por la mala precisin
6. Los devanados 1 a 2 y 5 a 6 tienen 500 vueltas de alambre. El
devanado 3 a 4 tienen 865 vueltas. Calcule las siguientes
relaciones de vueltas.
a)
b)
7. a) Conecte el circuito que aparece de la figura 39-2. Observe
que el medidor de corriente I2 pone en cortocircuito el devanado 5
a 6
b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente de
voltaje hasta que la corriente de cortocircuito I 2 sea 0,4 A
c-d
c) Mida y anote I1 y E1
I1 = 0, 3 A c-dE2 = 5 V c-d I2 = 0, 4 A c-d
d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de
alimentacin.
e) Calcule la relacin de corriente
f) Es igual la relacin de corrientes a la relacin de vueltas? SI
Explique por que
El que requiere para los dos ser el mismo ya que y como es el
mismo nos dara
8. a) Conecte el circuito que aparece de la figura 39-3. Observe
que el medidor de corriente I3 pone en cortocircuito el devanado 3
a 4
b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente de
voltaje hasta que la corriente que pasa por el devanado primario I1
sea 0,4 A c-d c) Mida y anote I1 y E1I3 = 0, 225 A c-d E2 = 10 V
c-d
d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de
alimentacin.
e) Calcule la relacin de corriente
f) Considere esta relacin de corriente, es la inversa de la
relacin de vueltas? SI Explique por que Son diferentes ya que la
relacin es diferente, La corriente en primario es baja pero tiene
mayor nmero de vueltas al devanado, por eso es la diferencia entre
la relacin
9. A continuacin determinara el efecto de saturacin del ncleo en
la corriente de excitacin de un transformador
a) Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 39-4. Observe
que las terminal 4 y 5 de la fuente de alimentacin se van a
utilizar ahora. Estas terminales proporcionan un voltaje variable
de 0 - 208 V c-d
b) Conecte la fuente de alimentacin y ajstela a 25V c-d, tomando
esta lectura en el voltmetro conectado a las terminales 4 y 5 de la
fuente de alimentacin.
c) Mida y anote la corriente de excitacin I1, el voltaje de
salida E2 para cada voltaje de entrada que se indica en la Tabla
39-1
d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de
alimentacin
E 1 (V c-a)I1 (mA c-a)E2 ( V c-a)
25035
50050
75077
1000110
1250130
15020160
17540180
20080205
10. a) Marque los valores de corriente anotados en la grfica de
la Figura 39-5. Luego trace una curva continua que pasa por todos
los puntos marcados b) Observe que la corriente de magnetizacin
aumenta rpidamente despus de alcanzar cierto voltaje de entrada.c)
Ha variado la relacin de voltaje entre los dos devanados, debido a
la saturacin de ncleo? NO Por la naturaleza del material que
conforma el ncleo ya que de este depende directamente este fenmeno,
ya que este as u vez consiste en la saturacin del ncleo hasta
cierto nivel permitiendo que la corriente permanezca constante aun
cuando el voltaje aumente.
PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. Si la corriente de cortocircuito que
pasa por el devanado secundario de 9 a 6, fuera 1 A C-d Cul sera la
corriente que pasara por el devanado primario 1 a 2?
2. Si se pone en cortocircuito el devanado secundario 7 a 8 y el
devanado primario 5 a 6 toma una corriente de 0,5 A c-d
a) Calcule la corriente de cortocircuito que pasa por el
devanado 7 a 8
b) por qu se deben realizar estas pruebas con la mayor rapidez
posible?
Porque son pruebas que indican indicen de riesgos para las
personas que las realizan, por lo tanto entre ms rpido se realizan
la prueba, el riesgo disminuir tambin. Las personas que estn
realizando este tipo de pruebas deben estar conscientes del riesgo
que presentan ya que estamos utilizando voltajes muy altos.
3. Si se aplica 120 V c-d al devanado 3 a 4, indique los
voltajes que se tendrn en :
Devanado 1 a 2 = 69,2308 V c-d Devanado 5 a 9 = 34,6153 V c-d
Devanado 7 a 8 = 43,8461 V c-d Devanado 5 a 6 = 69,2308 V c-d
4. Cul de los devanados del Procedimiento 7 disipa ms calor?Los
dos devanados disipan la misma cantidad de calor porque la cantidad
de calor es la misma en cada devanado debido a que la relacin es la
unida.
DEVANADO 1-2
P= 38,4 W
DEVANADO 5-6
P= 38,4 W
5. Si se aplicara un voltaje de 120 V c-d al devanado 1 a 2 con
el devanado 5 a 6 en cortocircuito.
a) Cul sera la corriente de cada devanado?
b) Cuantas veces es mayor esta corriente que su valor normal?Es
el mismo valor que el valor normal es decir que es la misma
corriente normal.
c) Cuantas veces es mayor el calor generado en los devanados en
estas condiciones, que en condiciones normales?
es el mismo calor
P= 60 W
ANEXOS