INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA
MECNICA Y ELCTRICAINGENIERA ELCTRICALABORATORIO DE CONVERSIN DE LA
ENERGA lllPRACTICA N: 3PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y POLARIDAD DE
TRANSFORMADORES GRUPO: 6EV3EQUIPO: 4INTEGRANTES DEL EQUIPOAguilar
Lpez Luis Andres BOLETA: 2012300024NOMBRE DEL PROFESOR: ESCUTIA
GMEZ JUAN DE JESUS NERIPROFESOR AUXILIAR:RODRGUEZ FIDEL ROBERTO
FECHA DE LA PRCTICA: 11 de mayo de 2015FECHA DE ENTREGA: 18 de
mayo de 2015
CALIFICACIN
INDICE
OBJETIVO.1MARCO TERICO...1EQUIPO Y MATERIAL
EMPLEADOS..6PROCEDIMIENTO...7CONCLUSIONES16BIBLIOGRAFIA.16ANEXO...17
OBJETIVOEl alumno verifique el principio de funcionamiento de un
transformador elctrico y las polaridades en los respectivos
devanados mediante lecturas de tensin indicativas.MARCO TERICO
Transformador monofsicoEs una mquina elctrica esttica capaz de
convertir una corriente alterna en otra alterna de diferente tensin
e intensidad.Un transformador est compuesto por un ncleo de hierro
con dos arrollamientos o devanados separados y aislados entre s,
denominados primario y secundario.
Al conectar el devanado primario a una corriente alterna
monofsica, se establece un flujo magntico alterno dentro del ncleo.
Este flujo atraviesa el devanado secundario induciendo una fuerza
electromotriz en el devanado secundario. A su vez, al circular
corriente alterna en el secundario, se contrarresta el flujo
magntico, induciendo sobre el primario una fuerza contra
electromotriz.Desde el punto de vista energtico, un transformador
convierte energa elctrica en magntica en el primario, y en el
secundario convierte energa magntica en elctrica. El primario se
comporta como un receptor y el secundario como un generador. Como
el flujo circulando por el ncleo en nico, las tensiones del
primario y secundario (fuerza contra electromotriz y electromotriz
respectivamente) son proporcionales al ncleo de vueltas de cada
arrollamiento:
Donde V1 y V2 son las tensiones en el primario y secundario y N1
y N2 son el nmero de vueltas en el primario y secundario.Ala
relacin entre el nmero de vueltas en el primario y el secundario la
llamamos relacin de transformacin y la representamos con la letra
m.
Si el transformador fuese ideal y no tuviese prdidas, la
potencia elctrica consumida en el primario sera igual a la generada
en el secundario, y puesto que el flujo magntico y las corrientes
estn en fase 1= 2= (o sea, que se mantiene el desfase):
De esta frmula deducimos que si el transformador es reductor, es
decir que reduce la tensin, la corriente aumenta, y si es elevador,
la tensin aumenta y la corriente disminuye.Resumiendo, un
transformador es una mquina que sirve para variar la tensin de una
corriente alterna, variando tambin la intensidad, dejando la misma
frecuencia y desfase. Hay que destacar que un transformador no
sirve para corriente continua.
Transformador monofsico
Transformador trifsicoCuando tenemos un sistema trifsico de
tensiones, podemos convertirlo en otro sistema trifsico de
diferente tensin mediante dos sistemas:1.- Banco de transformadores
monofsicos:A pesar de su menor rendimiento, mayor volumen y mayor
coste, presenta la ventaja de poder sustituirlo ms fcilmente en
caso de avera.
2.- Un transformador trifsico: Est compuesto por un ncleo con
tres columnas, donde arrollamos el primero y el secundario de cada
fase en cada columna. Presenta la ventaja de su economa, menor
volumen y mayor rendimiento.
Ambos sistemas pueden conectarse en estrella o delta tanto en el
primario (en maysculas) como en el secundario (en minscula),
quedando 4 configuraciones bsicas:1.- Y-y: Estrella-estrella.2.-
Y-d: Estrella-delta.3.- D-y: Delta-estrella.4.- D-d:
Delta-delta.
Las relaciones de transformacin estudiadas en los
transformadores monofsicos tambin son vlidas para los valores de
fase del transformador trifsico, es decir, que si fuese ideal
seran:
Para obtener los valores de lnea basta con aplicar las
relaciones entre fase y lnea segn sea estrella o delta.
Transformadores trifsicosLa prueba de polaridad.Cuando en un
transformador no est especificada la polaridad o se desconoce. Se
puede determinar por una simple medicin de voltaje como se indica a
continuacin:1. Hacer una conexin entre las terminales de alto
voltaje y bajo voltaje del lado derecho cuando se ve al
transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje.2.
Aplicar un voltaje bajo. Por ejemplo 120 volts a las terminales de
alto volta.je y medir este voltaje con un vltmetro.3. Medir el
voltaje de la terminal del lado izquierdo, del lado de alto voltaje
a la terminal del lado izquierdo de bajo voltaje.Si el voltaje
anterior es menor que el voltaje a travs de las terminales de alto
voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva, si este
voltaje es mayor, entonces la polaridad es aditiva.Estas pruebas se
realizan para determinar (cuando es necesario) como se encuentran
devanadas unas con respecto a otras las bobinas de un transformador
de modo que la direccin del voltaje secundario se pueden conocer
cuando se conecten en paralelo los transformadores o bien formando
bancos polifsicos. En general las terminales se marcan del lado de
alto voltaje como H1, H2, H3 leyendo del lado derecho hacia el
izquierdo. En el lado de bajo voltaje con las letras X1, X2, etc.
Leyendo del lado izquierdo hacia el lado derecho para polaridad
sustractiva y de derecha a izquierda para polaridad aditiva.Para
determinar cundo un transformador posee polaridad aditiva o
sustractiva se conecta al devanado de alto voltaje una fuente de
corriente alterna Eg y entre los devanados adyacentes de alto
voltaje y bajo voltaje se conecta un puente P. Se conecta un
vltmetro Ex entre las otras dos terminales adyacentes y otro
vltmetro Ep se conecta a travs del devanado de alta tensin.Si la
lectura de ex da un valor superior a la del vltmetro Ep se dice que
la polaridad es aditiva lo que significa que las terminales h1 y x1
se encuentran opuestas diagonalmente.Por otra parte si la lectura
Ex da un valor inferior a Ep se dice que la polaridad es
sustractiva y las terminales h1 y x1 estn adyacentes.En esta prueba
de polaridad el puente P conecta efectivamente al voltaje
secundario es en serie con el voltaje primario Ep en consecuencia
es o se suma o se resta a Ep, en otras palabras:Ex = Ep + es para
polaridad aditivaEx = Ep es para polaridad sustractivaOtra forma de
determinar la polaridad de un transformador es por medio del uso de
una fuente de corriente continua y por medio del llamado golpe
inductivo, se conecta una batera o fuente de corriente continua en
serie con un switch abierto al devanado de bajo voltaje del
transformador la terminal conectada al lado positivo de la fuente
se marca con x1. Un vltmetro de corriente continua se conecta a
travs de las terminales de alto voltaje, cuando el switch se cierra
se induce momentneamente un voltaje en el devanado de alto voltaje.
Si en este momento, la aguja del vltmetro se mueve al interior de
la escala, la terminal del transformador conectada al lado positivo
del vltmetro se marca con H1 y la otra con H2.Transformadores
trifsicosLa determinacin de la polaridad en transformadores
trifsicos es de alguna manera ms complicada que en los
transformadores monofsicos. En adicin a la direccin de los
devanados; puede existir un desplazamiento angular entre los
voltajes secundarios, dependiendo de cmo los devanados de alto
voltaje estn conectados a la alimentacin trifsica primaria.Para
simplificar la conexin de los transformadores trifsicos, la
terminal H1 se lleva fuera o al exterior del lado derecho viendo al
lado de alto voltaje del transformador, la terminal X1 se coloca
hacia el lado izquierdo viendo el lado de bajo voltaje del
transformador.
EQUIPO Y MATERIAL EMPLEADOS
Tablero de Control-Proteccin. 3 Fusibles para 60 A. 3 Fusibles
para 30 A. Puntas de Prueba. 3 Voltmetros de C.A. Multmetro
Digital. Transformador Trifsico Tipo Seco. Pinzas Para
Electricista. Conductor del N 12 AWG. Navaja de Electricista.
Indicador de Secuencia de Fases.
PROCEDIMIENTO
1.- Efectuar la inspeccin ocular y realizar el diagrama
fsico.Tablero de Control-Proteccin:
DIAGRAMA FISICO 1: TABLERO CONTROL-PROTECCIN
FOTO REPRESENTATIVA 1: TABLERO CONTROL-PROTECCIN
Transformador Trifsico Tipo Seco:
DIAGRAMA FISICO 2: TRANSFORMADOR TRIFSICO TIPO SECO
FOTO REPRESENTATIVA 2: TRANSFORMADOR TRIFSICO TIPO SECO2.-
Efectuar la siguiente conexin verificando los siguientes
parmetros:a) Fuente Fija: tensin, frecuencia y secuencia de
fases:Voltaje: 220 Volts.
DIAGRAMA FISICO 3: FUENTE FIJAb) Fuente Variable: tensin,
frecuencia y secuencia de fases:Voltaje Mximo Fase A-B: 438
V.Voltaje Mnimo Fase A-B: 10 V.Voltaje Mximo Fase A-C: 438
V.Voltaje Mnimo Fase A-C: 10 V.Voltaje Mximo Fase B-C: 440
V.Voltaje Mnimo Fase B-C: 10 V.Voltaje Mximo de Fase a Neutro: 251
V.Voltaje Mnimo de Fase a Neutro: 6.9 V.
DIAGRAMA FISICO 4: FUENTE VARIABLE3.- Verificar el principio de
funcionamiento del transformador elctrico mediante la siguiente
experimentacin: a) Alimentar el transformador en el par de bornes
de conexin que indica 17 V y efectuar mediciones en todos los
bornes restantes de la tablilla de conexiones.PIERNA
1:H1-H3H1-H2H2-H3X1-X3X1-X2X2-X3X4-X6X4-X5X5-X6
194.4V25.65V168.8V194.4V25.65V168.8V95.7V12.87V84.5V
PIERNA 2:H1-H3H1-H2H2-H3X1-X3X1-X2X2-X3X4-X6X4-X5X5-X6
143.7V124.8V19V72.1V62.31V9.53V71.9V62.3V9.53V
PIERNA 3:H1-H3H1-H2H2-H3X1-X3X1-X2X2-X3X4-X6X4-X5X5-X6
49.93V43V6.57V24.98V21.62V3.3V24.98V21.74V3.3V
DIAGRAMA FISICO 5: ALIMENTACION CON 17 Vb) Alimentar el
transformador por el par de bornes de 220 V (pierna central) y
efectuar mediciones en todos los bornes restantes.
PIERNA 1:H1-H3H1-H2H2-H3X1-X3X1-X2X2-X3X4-X6X4-X5X5-X6
108.3V94V14.3V53.84V46.8V7.14V53.95V46.78V5.6V
PIERNA 2:H1-H3H1-H2H2-H3X1-X3X1-X2X2-X3X4-X6X4-X5X5-X6
220V191V29V110.2V95.8V14.5V110.4V95.8V14.5V
PIERNA 3:H1-H3H1-H2H2-H3X1-X3X1-X2X2-X3X4-X6X4-X5X5-X6
111.8V97.4V14.77V55.9V48.4V7.4V55.92V48.5V7.41V
DIAGRAMA FISICO 6: ALIMENTACION CON 220 V4.- Obtener las
polaridades de los devanados del transformador trifsico de acuerdo
al mtodo de los 3 voltmetros.PIERNA 1:BOBINA 1:V1 = 52 V; V2 = 26
V; V3 = 26 V.BOBINA 2:V1 = 52 V; V2 = 26 V; V3 = 26 V.
DIAGRAMA FISICO 7: POLARIDAD PIERNA 1- BOBINA 1
DIAGRAMA FISICO 8: POLARIDAD PIERNA 1- BOBINA 2PIERNA 2:BOBINA
1:V1 = 52 V; V2 = 26 V; V3 = 26 V.BOBINA 2:V1 = 52 V; V2 = 26 V; V3
= 26 V.
DIAGRAMA FISICO 9: POLARIDAD PIERNA 1- BOBINA 1
DIAGRAMA FISICO 10: POLARIDAD PIERNA 1- BOBINA 2PIERNA 3:BOBINA
1:V1 = 52 V; V2 = 26 V; V3 = 26 V.BOBINA 2:V1 = 52 V; V2 = 26 V; V3
= 26 V.
DIAGRAMA FISICO 11: POLARIDAD PIERNA 1- BOBINA 1
DIAGRAMA FISICO 12: POLARIDAD PIERNA 1- BOBINA 2DIAGRAMA
ELECTRICO FINAL CON POLARIDADES INDICADAS
CONCLUSIONES En esta prctica se comprob y observo mediante los
valores de tensin obtenidos el principio de funcionamiento del
transformador y se comprob la polaridad de las bobinas del
transformador mediante el mtodo de los tres voltmetros y nos dio
como resultado que la polaridad es sustractiva ya que el valor de
nuestro vltmetro 3 es menor que la suma entre los voltmetros 1 y 2.
Al checar la secuencia de fases nos result que dos fases estaban
invertidas y ahora ya sabemos cmo va la secuencia de fases para
poder realizar prcticas futuras.BIBLIOGRAFIALibros:1. Maquinas
Elctricas y transformadores, Autor Irving L. Kosow, Editorial
Reverte.Pginas de internet:1. Transformadores:
http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/t7_transformadores.pdf
2.
http://www.slideshare.net/dariodfea/tipos-de-transformadores
3.
http://www.slideshare.net/yeinier/teoria-de-transformadores
ANEXO:HOJAS DECAMPO
1