UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA
MECNICA
Laboratorio de Mquinas Elctricas Estticas ML223-BTRANSFORMADOR
TRIFSICO EN ACEITE Integrantes Cdigo ARROYO CONDOR, Jean
Marco20102678K CHIARA SINCHE, Gustavo Enrique20110101K GALLARDO
ESTEVES, Juan Carlos20114032C MOSCOSO FLORES, Gerardo
Daniel20112059A MALCA QUISPE, Joseph Roy20110175D
Docente:Ing. Bernab Tarazona Ciclo:2014-I
NDICE
El Transformador Trifsico en Aceite3I. Objetivos3II. Fundamento
terico3El transformador trifsico en aceite3Partes del transformador
4Conexiones y aplicaciones4Pruebas a los transformadores6Ensayos en
el transformador trifsico9III. Equipos a utilizar11IV. Solucin del
cuestionario13Prueba de Vaco y Cortocircuito13Ensayo con Carga18V.
Observaciones28VI. Conclusiones29VII. Recomendaciones30VIII.
Bibliografa30
I. OBJETIVOS
Realizar el ensayo de vaco y de cortocircuito en el
transformador trifsico (3) para determinar los parmetros del
circuito equivalente del transformador. Determinar las prdidas en
el hierro y en el cobre, que ocurren en el transformador. Hallar el
rendimiento del transformador. Familiarizacin con el transformador
trifsico, relacionado a las formas de conexin posibles y
diferencias entre ellas. Identificacin de bornes homlogos (igual
polaridad relativa). Pronosticar el comportamiento del
transformador trifsico bajo carga, utilizando el circuito
equivalente. Determinacin de las caractersticas de regulacin.
II. FUNDAMENTO TERICOEl Transformador Trifsico en AceiteEl
transformador es un dispositivo que no tiene partes mviles, el cual
transfiere la energa elctrica de un circuito a otro bajo el
principio de induccin electromagntica. La transferencia de energa
la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y
corrientes.Casi todos los sistemas importantes de generacin y
distribucin de potencia del mundo son, hoy en da, sistemas de
corriente alterna trifsicos. Puesto que los sistemas trifsicos
desempean un papel tan importante en la vida moderna, es necesario
entender la forma como los transformadores se utilizan en
ella.Considerables ventajas son las que ganan con el uso de un solo
transformador trifsico en lugar de tres unidades monofsicas de la
misma capacidad total. Las ventajas son rendimiento incrementado,
tamao reducido, peso reducido y menor costo. Una reduccin del
espacio es una ventaja desde el punto de vista estructural en
estaciones generadoras o bien subestaciones.El transformador con
cuba de aceite ydepsito de expansines el ms utilizado en los
centros de transformacin. Para hacerlo ms funcional, en el propio
transformador se incorporan una serie de elementos de control,
proteccin, etc., que lo hacen ms prctico y seguro.
Partes del TransformadorEstas son las partes constructivas que
forman parte del transformador:
Conexiones y Aplicacionesa) Conexin delta -delta.Se utiliza esta
conexin cuando se desean mnimas interferencias en el sistema.
Adems, si se tiene cargas desequilibradas, se compensa dicho
equilibrio, ya que las corrientes de la carga se distribuyen
uniformemente en cada uno de los devanados. La conexin delta-delta
de transformadores monofsicos se usa generalmente en sistemas cuyos
voltajes no son muy elevados especialmente en aquellos en que se
debe mantener la continuidad de unos sistemas. Esta conexin se
emplea tanto para elevar la tensin como para reducirla.En caso de
falla o reparacin de la conexin delta-delta se puede convertir en
una conexin delta abierta-delta abierta.
b) Conexin estrella-delta.La conexin estrella-delta es contraria
a la conexin delta-estrella; por ejemplo en sistema de potencia, la
conexin delta-estrella se emplea para elevar voltajes y la conexin
estrella-delta para reducirlos. En ambos casos, los devanados
conectados en estrella se conectan al circuito de ms alto voltaje,
fundamentalmente por razones de aislamiento. En sistemas de
distribucin esta conexin es poco usual, salvo en algunas ocasiones
para distribucin a tres hilos.
c) Conexin estrella-estrella.Las corrientes en los devanados en
estrella son iguales a las corrientes en la lnea. Si las tensiones
entre lnea y neutro estn equilibradas y son sinuosidades, el valor
eficaz de las tensiones respecto al neutro es igual al producto de
1/"3 por el valor eficaz de las tensiones entre lnea y lnea y
existe un desfase de 30 entre las tensiones de lnea a lnea y de
lnea a neutro ms prxima.Las tensiones entre lnea y lnea de los
primarios y secundarios correspondientes en un banco
estrella-estrella, estn casi en concordancia de fase.Por tanto, la
conexin en estrella ser particularmente adecuada para devanados de
alta tensin, en los que el aislamiento es el problema principal, ya
que para una tensin de lnea determinada las tensiones de fase de la
estrella slo seran iguales al producto 1/ "3 por las tensiones en
el tringulo.d) Conexin delta-estrella.La conexin delta-estrella, de
las ms empleadas, se utiliza en los sistemas de potencia para
elevar voltajes de generacin o de transmisin, en los sistemas de
distribucin (a 4 hilos) para alimentacin de fuerza y
alumbrado.Pruebas a transformadores sumergidos en aceite1) Pruebas
al aceite del transformador.El aceite de los transformadores se
somete por lo general a pruebas de rigidez dielctrica, prueba de
prdidas dieltricas y eventualmente anlisis qumico.Cuando se trata
de pruebas de campo, la condicin del aceite se puede determinar por
dos pruebas relativamente simples. Una que compra el color de una
muestra de aceite del transformador bajo prueba, con un conjunto o
panel de colores de referencia que dan un indicacin de la
emulsificacin que puede tener lugar. El recipiente en que se toma
la muestra debe enjuagar primero con el propio aceite de la muestra
ya debe ser tomado de la parte inferior del transformador de la
vlvula de drenaje.Cuando se usa un probador de color, a la muestra
de aceite se debe colocar en tubo de vidrio transparente que se
introduce en una pared del probador diseada ahora tal fin. Se tiene
un pequeo disco que gira y que tiene distintos colores de
referencia, cuando el color le disco es similar al de la muestra,
aparece la designacin numrica del color de la muestra de aceite. De
hecho esta prueba sirve para verificar el grado de oxidacin de la
aceite y debe marcar 0.5 para aceites nuevos y 5 mximo para aceites
usados.En el rango de color amarillo, naranja y rojo indican que el
transformador puede tener daos severos.
2) Prueba de rigidez dielctrica del aceite.Esta prueba se hace
en un probador especial denominado probador de rigidez dielctrica
del aceite. En este caso, la muestra de aceite tambin se toma de la
parte inferior del transformador, por medio de la llamada vlvula de
drenaje y se vaca en un recipiente denominado copa estndar que
puede ser de porcelana o de vidrio y que tiene una capacidad del
orden de litro. En ocasiones el aceite se toma en un recipiente de
vidrio y despus se vaca a la copa estndar que tiene dos electrodos
que pueden ser planos o esfricos y cuyo dimetro y separacin est
normalizada de acuerdo al tipo de prueba. El voltaje aplicado entre
electrodos se hace por medio de un transformador regulador
integrado al propio aparato probador. Despus de llenada la copa
estndar se debe esperar alrededor de 20 minutos para permitir que
se eliminen las burbujas de aire del aceite antes de aplicar el
voltaje; el voltaje se aplica energizando el aparato por medio de
un switch que previamente se ha conectado ya un contacto o fuente
de alimentacin comn y corriente. El voltaje se eleva gradualmente
por medio de la perilla o manija del regulador de voltaje, la
tensin o voltaje se ruptura se mide por medio de un voltmetro
graduado en kilo volts.Existen de cuerdo distintos criterios de
prueba, pero en general se puede afirmar que se pueden aplicar seis
rupturas dielctricas con intervalos de 10 minutos., la primero no
se toma en cuenta, y el promedio de las otras cinco se toma como la
tensin de ruptura o rigidez dielctrica. Normalmente la rigidez
dielctrica en los aceites aislantes se debe comportar en la forma
siguiente:Aceites degradados y contaminados De 10 a 28 kVAceites
carbonizados no degradados De 28 a 33 kVAceites Nuevo sin
desgasificar De 33 a 44 kVAceite Nuevo desgasificado De 40 a 50
kVAceite regenerado De 50 a 60 kV
3) Prueba de resistencia de aislamiento.La prueba de resistencia
de aislamiento en transformadores sirve no solo ara verificar la
calidad del aislamiento en transformadores, tambin permite
verificar el grado de humedad y en ocasiones defectos severos en el
aislamiento.La resistencia de aislamiento se mide por medio de un
aparato conocido como MEGGER. El megger consiste de una fuente de
alimentacin en corriente directa y un sistema de medicin. La fuente
es un pequeo generador que se puede accionar en forma manual o
elctricamente. El voltaje en terminales de un megger vara de
acuerdo al fabricante y a si se trata de accionamiento manual o
elctrico, pero en general se pueden encontrar en forma comercial
megger de 250 votls, 1000 volts y 2500 volts. La escala del
instrumento est graduada para leer resistencias de aislamiento en
el rango de 0 a 10,000 megohms.La resistencia de aislamiento de un
transformador se mide entre los devanados conectados todos entre s,
contra el tanque conectado a tierra y entre cada devanado y el
tanque, con el resto de los devanados conectados a tierra.
4) Cromatografa de gases disueltos en aceiteDurante la operacin
normal del transformador , el aceite mineral y losmateriales
dielctricos van perdiendo sus caractersticas lentamente, debido a
que estn expuestos a esfuerzos trmicos, elctricos y mecnicos, a
esto le llamamos degradacin, al suceder esto, se producen gases
dentro del aceite;los gases formados por la descomposicin de los
materiales aislantes se disuelven total o parcialmente en el
aceite, esto permite que mediante la recoleccin de una muestra, se
tenga informacin sobre todas las partes a las que llega el
aceite.El anlisis de gases disueltos ha probado ser una herramienta
importante en la deteccin de fallas en transformadores, an antes de
la operacin de protecciones o de valores anormales con pruebas
alternativas.Otros tipos de pruebas:Anlisis de contenidoProceso de
filtrado y desgasificadoPruebas de relacin de transformacinPruebas
de resistencia de aislamientoPruebas factor potenciaPruebas de
resistenciaRevisin cambiadoresInspeccin y pruebas de
accesoriosCuando se habla de transformadores en aceite lo ms
importante a la hora de realizar un mantenimiento de tipo
preventivo, es la peridica revisin del aceite.
Aceites aislantesEl Aceite Aislante cumple mltiples funciones en
los transformadores elctricos: mejora del aislamiento entre
componentes del Transformador, homogenizacin de la temperatura
interna y refrigeracin, etc.
a. Degeneracin del aceite aislanteEl Aceite Aislante va
degenerndose dentro del Transformador Elctrico durante el
funcionamiento normal del mismo. La degeneracin depender de muchos
factores, como el tipo de transformador, ubicacin, carga y
temperatura de trabajo, etc.La Contaminacin de los Aceites
Aislantes est bsicamente relacionada con: Presencia de humedad en
el Aceite (agua) Partculas: la fabricacin de los transformadores
implica la utilizacin de papales y celulosa, que pueden desprender
pequeas partes por vibracin, etc. Oxidacin: Esfuerzos de trabajo,
puntos calientes, degeneracin de las partculas y suciedad y
descompensaciones provocan la generacin de gases disueltos y
oxidacin del Aceite Aislante del transformador.
b. Anlisis de aceites aislantesEl Mantenimiento Preventivo de
los Aceites Aislantes debe incluir el Anlisis del Aceite, mediante
diferentes pruebas que permitan conocer elestado funcionaldel
mismo, que evite Fallas inesperadas de los Transformadores, con las
consiguientes consecuencias econmicas y de calidad en el servicio
de suministro elctrico.c. Comprobacin de aceites aislantesLatoma de
muestraspara el anlisis del aceite aislante desde ser realizada de
forma segura y cuidadosa, para conseguir resultados reales. Las
pruebas bsicas que pueden hacerse a los Aceites Aislantes para
transformador son:Test de Rigidez Dielctrica: Consiste en la
comprobacin de la capacidad aislante del aceite del trasformador,
mediante la extraccin de una muestra y el uso de unaparato
Comprobadorde Rigidez DielctricaAgua disuelta en el Aceite: Medida
en PPM, partes por Milln, y de efecto directo en la prdida de la
Rigidez Dielctrica de la muestra.Neutralizacin/Acidez: Control de
los niveles de ACIDO en el Aceite, como referencia del nivel de
Oxidacin del mismo.Turbiedad/Color: Tanto la presencia de Agua como
de otras partculas disueltas produce turbiedad en el Aceite
Aislante.Partculas Disueltas: contaminacin por todo tipo de
suciedad.Gases Disueltos: El envejecimiento, junto con la
degradacin de las partculas por la temperatura y posibles descargas
internas, generan diferentes gases dentro del transformador y en el
aceite.Tensin Superficial: Valor Fsico del Aceite, con relacin con
la viscosidad.
ENSAYOS EN EL TRANSFORMADOR TRIFSICO
ENSAYO DE VACO
Se utiliza para encontrar las perdidas en el hierro en un
transformador, pero en la forma indicada en la siguiente
figura.
Se conectan 2 vatmetros monofsicos o uno trifsico, segn el
conocido mtodo de medicin de potencia total trifsica, un voltmetro
para verificar la tensin normal, y, opcionalmente, ampermetros para
poder determinar la corriente de vaco, y con ella, el ngulo de fase
en vaco. Si el vatmetro es trifsico dar directamente en su escala
la potencia total absorbida por el transformador, pero si se trata
de dos monofsicos, hay que tener cuidado con un detalle que
recordaremos.
En el mtodo de medida de los dos vatmetros, segn se estudi en
electricidad, se sumaban las indicaciones cuando el desfasaje entre
la corriente y la tensin era menor de 60, pues si ese ngulo era
superado, haba que restar ambas lecturas. En un transformador en
vaco, es seguro que el ngulo de desfasaje supera los 60, por lo
cual hay que tener presente esta circunstancia, restando las
lecturas de ambos instrumentos. Finalmente, la potencia total de
vaco representa las perdidas en el hierro de todo el transformador,
y el ngulo de desfasaje de la corriente de vaco ser:
Debiendo tenerse presente que el ngulo cuyo coseno da la ltima
formula, no es el que corresponde a una fase particular, sino que a
un intermedio entre las tres fases, se sabe que son distintos.
ENSAYO DE CORTOCIRCUITOSe utiliza para determinar las perdidas
en el cobre, pero en este caso no es menester medir las prdidas en
las tres fases, pues como son iguales en todas, basta medir en una
fase y multiplicar por tres. Se emplea el esquema que se muestra en
la siguiente figura. Hay que aplicar al primario una tensin
reducida, que se grada de manera de tener en el secundario la carga
normal, acusada por el ampermetro. El vatmetro indica la potencia
que absorbe una fase del transformador con secundario en
cortocircuito. Las prdidas totales en el cobre se calculan
multiplicando esa lectura por tres. Una vez que conocemos las
prdidas totales en el hierro y en el cobre de nuestro transformador
trifsico, para determinar el rendimiento no hay ms que conocer la
potencia normal secundaria y aplicar la siguiente frmula:
Donde:
: Potencia total trifsica para el secundario, en watts. :
Prdidas totales en el hierro : Prdidas totales en el cobre
Para tener el rendimiento en porcentaje, vasta multiplicar el
resultado por 100.
III. EQUIPOS A UTILIZAR
1 Transformador trifsico seco de 5KVA; 220/460V
Datos de placa 1 Autotransformador trifsico (Variac) de 5KVA
Tipo:33N:2041V. Prim.: 220I1:20f: 60
1 Multmetro digital
1 Analizador
1 Banco de resistencias (focos incandescentes)
1 Motor trifsico de 440 V
IV. SOLUCIN DEL CUESTIONARIO
Prueba de vaco y cortocircuito:1) Determinar los parmetros que
representan el transformador real, las prdidas en el mismo y la
eficiencia del transformador trifsico.
Hallando la relacin de transformacin:
Lado de BajaLado de Alta
Vrs (V)Vst (V)Vtr (V)VRS (V)VST (V)VTR (V)
193,8194,7190,4397,2406,5401,5
203,1204,9200,0417,7428,0421,7
213,1214,3210,1436,8448,6443,2
224,1226,0220,5461,1469,0464,6
226,0227,8225,5471,1471,5478,1
VBT (V) promedioVAT (V) promedioa%error
192,967401,7332,0820,432
202,667422,4672,0850,305
212,490442,8672,0840,322
223,533464,9002,0800,532
226,433473,5672,0910,024
Se determina un valor promedio de a: Prueba de vaco:Prueba de
Vaco
Vrs (V)225,8I1 (A)1,694P (KW)0,449
Vst (V)230,6I2 (A)1,314Q (KVAR)0,350
Vtr (V)225,3I3 (A)1,507S (KVA)0,569
Vprom (V)227,2I0 (A)1,505Cos0,780
Ahora se trabaja con una sola fase:
Hallando los parmetros g y b:Conductancia:Admitancia:
Susceptancia:
Vn/ (V)I0 (A)PFe (KW)g Y b
131,291,5050,44986,829114,63274,841
Prueba de CortocircuitoCorriente Nominal en lado de 460V: I1
(A)6,705Vrs (V)19,40P (KW)0,118
I2 (A)5,089Vst (V)18,90Q (KVAR)0,378
I3 (A)6,305Vtr (V)21,50S (KVA)0,563
Icc (A)6,033Vcc (V)19,93
Ahora se trabaja con una sola fase:Hallando los parmetros del
circuito equivalente:
Vcc/ (V)Icc (A)Pcu (KW)RA.T. () ZA.T. () XA.T. ()
11,516,0330,1181,0811,9081,572
2) Del ensayo de vaco trazar las curvas del factor de potencia
Cos (%), potencia consumida P0 (W) y corriente en vaco I0 (A) en
funcin de la tensin de alimentacin.
3) Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas
la potencia consumida PCC (W), la tensin de la impedancia Vcc (V)
como funciones de la corriente de cortocircuito Icc (A)
4) Calcular la regulacin de tensin para una carga nominal con
Cos=0.91 inductivo. Asimismo calcular la eficiencia del
transformador para estas condiciones:
Hallando la eficiencia:
Prueba con carga:1) Explicar el significado de cada una de las
caractersticas de placa de este tipo de transformadores.
Orden de fabricacin: Documento que describe la fabricacin
completa de un artculo Nmero de serie: Nmero alfanumrico asignado
para identificacin. Norma de fabricacin: Gua para la correcta
fabricacin del producto. Nmero de fases: Nmero de fases que posee
el transformador. Potencia nominal: Potencia aparente a plena
carga. Voltajes nominales: Voltajes de diseo. Corrientes nominales:
Corrientes de diseo. Nivel de aislamiento int. Primario: Voltaje
nominal de aislamiento en el primario Nivel de aislamiento int.
Secundario: Voltaje nominal de aislamiento en el secundario Grupo
de conexin: Forma de conexin de las fases del transformador en el
primario y secundario. Frecuencia: Frecuencia a la cual trabaja el
transformador. Calentamiento aceite / cobre: Temperatura mxima del
aceite y de los arrollamientos de cobre Tipo de enfriamiento: ONAN
(Oil Natural Air Natural- Aceite y aire no forzados) Clase de
aislamiento trmico: A (comprende materiales fibrosos, a base de
celulosa o seda (tpicamente) saturados con lquidos aislantes y
otros materiales semejantes, La temperatura caracterstica es de 105
grados centgrados) Altitud de operacin: Altitud mxima de
funcionamiento normal del transformador, sin que el aislamiento
sufra algn inconveniente. Tipo / Marca del aceite: Calumet /
Caltran Peso de la parte activa: Peso de los ncleos y bobinas Peso
del aceite: Peso total del aislante Peso total: Peso total del
transformador incluyendo accesorios. Ao de fabricacin: Indica la
edad del transformador.
2) Describir cada una de las partes de este tipo de
transformadores.
Pasa-tapas de entrada: conectan el bobinado primario del
transformador conla red elctricade entrada a la estacin o
subestacin transformadora.
Pasa-tapas de salida: conectan el bobinado secundario del
transformador con la red elctrica de salida a la estacin o
subestacin transformadora.
Cuba: es un depsito que contiene el lquido refrigerante
(aceite), y en el cual se sumergen los bobinados y el ncleo metlico
del transformador.
Depsito de expansin: sirve decmara de expansindel aceite, ante
las variaciones se volumen que sufre sta debido a la
temperatura.
Indicador del nivel de aceite: permite observar desde el
exterior el nivel deaceite del transformador.
Rel Bucholz: este rel de proteccin reacciona cuando ocurre una
anomala interna en el transformador, mandndole una seal de apertura
a losdispositivos de proteccin.
Desecador: su misin es secar el aire que entra en el
transformador como consecuencia de la disminucin del nivel de
aceite.
Termostato: mide la temperatura interna del transformador y
emite alarmas en caso de que esta no sea la normal.
Regulador de tensin: permite adaptar la tensin del transformador
para adaptarla a las necesidades del consumo. Esta accin solo es
posible si el bobinado secundario est preparado para ello.
Placa de caractersticas: en ella se recogen las caractersticas
ms importantes del transformador, para que se pueda disponer de
ellas en caso de que fuera necesaria conocerlas.
Grifo de llenado: permite introducir lquido refrigerante en la
cuba del transformador.
Radiadores de refrigeracin: su misin es disipar el calor que se
pueda producir en las carcasas del transformador y evitar as que el
aceite se caliente en exceso.
3) Detallar los usos de este tipo de transformadores
Los transformadores convierten la energaelctricaalterna de un
cierto nivel de voltaje, en energaelctricade otro nivel de voltaje
por medio de la accin de un campo magntico. La funcin ms importante
de esta mquina es la de latransmisin de potencia, siendo su
principalfuncin: elevar o reducir latensiny corriente entre dos
circuitos. Los transformadores de potencia operan en potencias
normalizadas de 125 hasta 20 MVA es decir a potencias superiores de
1 MVA son destinados principalmente para sistemas
dedistribucinTRIFASICOS.El transformador con cuba de aceite y
depsito de expansin es el ms utilizado enlas estaciones y
subestaciones transformadoras. Para hacerlo ms funcional, en
elpropio transformador se incorporan una serie de elementos de
control, proteccin,etc.; que lo hacen ms prctico y seguro. 4)
Explicar la utilidad de los Taps en este tipo de
transformadores.
Lostapsson derivaciones que poseen los transformadores
trifsicos, los cuales hacen que se tenga la posibilidad
depodercambiar la tensin a la salida del transformador, ya que
cuando el transformador tenga que alimentar a una carga que pase
los limites el transformador no podr abastecer con la misma tensin
ya que est sobrepasando su tensin, por lo que este tap o conmutador
puede ser cambiado para elevar la tensin.Teniendo en cuenta que
para hacer elcambioen el tap se debe tener desenergizado el
transformador, haciendo corto cortocircuito en la entrada del
transformador y en la salida del transformador evitando as, que
llegue el voltaje al transformador ya sea por el primario o
secundario.
5) Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1.
Graficar la curva V vs I.
Focos Incandescentes
VUV (V)442,9I1 (A)0,817P (KW)0,625Cos
VUW (V)446,5I2 (A)0,8S (KVA)0,6251
VVW (V)451,2I3 (A)0,821Q (KVAR)0,000
En este ensayo solo se trabaj con una sola carga de f.d.p. igual
a 1, de la cual el voltaje y la corriente a la salida del
transformador est dada por:Vprom (V)446,9I (A)0,813
6) Para las diversas cargas resistivas dispuestas, construir el
circuito monofsico equivalente y determinar: La regulacin de
tensin
7) La eficiencia del transformador para estas condiciones:
Hallando la eficiencia:
8) Comparar las prdidas en el cobre con las prdidas de carga
dada por la expresin:
Donde:
Hallando :
Es mayor a las prdidas del Cu: 205,8048 W > 118 W
9) Grafique la curva ndice de carga vs Rendimiento. Qu puede
notar?, Sustente su repuesta y desarrolle la expresin analtica
adecuada. ; ; Con Cargas: Prueba con focos incandescentes:
I10,817
I20,8
I30,821
;
ndice de Carga: Eficiencia
Prueba con condensadoresI13,071
I23,023
I33,05
;
ndice de Carga: Eficiencia
Prueba con MotorI13,473
I22,868
I33,371
;
ndice de Carga: Eficiencia
Prueba con focos + condensadores:I13,156
I23,107
I33,144
;
ndice de Carga: Eficiencia Grafica ndice de Carga vs
Rendimiento:
ndice de Carga (C)Eficiencia (n)
0.129452,48
0.485413,57
0.515529,13
0.499351,98
El rendimiento es la relacin entre la potencia til, que en el
caso del transformador es la potencia que se transmite a travs del
secundario P2 y toda la potencia que absorbe el transformador desde
el primario P1.
Un transformador puede trabajar a plena carga, es decir,
conectado a sus valores nominales o puede conectarse a valores
inferiores. Se llama ndice de carga (c) a la relacin que existe
entre la intensidad que absorbe el transformador en unas
determinadas condiciones y la intensidad que absorbera en sus
condiciones nominales.
Las prdidas en el cobre se ven influidas por el ndice de carga
ya que son proporcionales al cuadrado de las intensidades:
Las prdidas en el hierro no se ven afectadas por el ndice de
carga. La potencia que se transmite al secundario ser proporcional
al ndice de carga:
El rendimiento tambin se ver afectado por el ndice de carga:
Se puede demostrar que el rendimiento de un transformador es
mximo cuando las prdidas en el cobre tienen el mismo valor que las
prdidas en el hierro:
10) Para las condiciones de la carga usada y en base a su
anlisis anterior, diga usted si sera favorable usar otro tipo de
conexin, de ser as indique cual seria y que ventajas y desventajas
obtendra respecto al caso ensayado.
En la presente experiencia el transformador tena la relacin de
transformacin estrella-triangulo, sera recomendable usar un
transformador de conexin Triangulo-triangulo debido a que la
potencia en este es 3 veces la potencia que obtendra estando en
estrella.
Se demuestra de la siguiente manera:
Se tiene un receptor trifsico con 3 resistencias iguales R.Cada
resistencia absorber a tensin nominal: Como esta en estrella
UL=UF
Si se colocan en estrella Entonces
Se concluye entonces
11) Haga un estudio terico empleando el circuito equivalente
exacto (con la rama de excitacin), indicar los porcentajes de
variacin. Es viable despreciar dicha rama en la prctica?Segn la
teora vista en clase, para facilidad de clculos se usa solo el
circuito equivalente aproximado
Debido a que la corriente de excitacin es diminuta compara con
la corriente nominal, aproximadamente se presenta un error <
5%Por otro lado las perdidas en el hierro y en el cobre son muy
pequeas y eso es debido a que estamos trabajando con un
transformador de 220/380 V el cual presenta pocos errores de
medicin.
V. OBSERVACIONES
Al momento de realizar el ensayo de cortocircuito, los
instrumentos de medida no marcaban los voltajes en las fases,
debido a que en el ensayo de cortocircuito la tensin de alimentacin
es muy pequea. Se tuvo que realizar el ensayo con carga en estrella
porque los focos trabajan con 220 voltios. El motor que trabaja a
440 voltios se encontraba en malas condiciones, debido a una mala
conexin interna entre bobinas.
VI. CONCLUSIONES
El ensayo de cortocircuito se realiza alimentando al
transformador en el lado de A.T para que la corriente a medir con
los instrumentos de medicin registren un valor razonable de
corriente, adems la tensin de alimentacin ser solo un porcentaje de
la nominal.
El ensayo de vaco se realiza alimentando al transformador en el
lado de B.T para que la tensin est comprendida en las escalas de
los aparatos de medicin empleados. Adems existe menos peligro para
el operador al trabajar con B.T.
Al momento de calcular los parmetros para el circuito
equivalente del transformador trifsico, reducimos el sistema
trifsico a monofsico con la intencin de facilitar los clculos, al
momento de trabajar en monofsico, el voltaje, potencia varan como
se explic en los clculos realizados.
El transformador configurado para trabajar como delta-estrella
es el ms seguro cuando se manipula voltajes altos.
Es posible aproximar los transformadores a un circuito
equivalente aproximado sin considerar la rama de excitacin.
Los valores de los parmetros de cortocircuito dependen de la
corriente que circula por ellos, esta es la razn por la que las
normas de ensayos exigen que la corriente sea la nominal o a plena
carga (ocurre lo mismo para los parmetros de vaco, dependen del
voltaje aplicado).
Para el ensayo de vaco, a medida que el voltaje de excitacin se
acerque al voltaje nominal la energa reactiva consumida por el
reactor ser mucho mayor que el consumo de energa activa.
Para el ensayo de cortocircuito, para corrientes cercanas a la
corriente nominal el consumo de energa reactiva es mucho menor que
el consumo de energa activa.
VII. RECOMENDACIONES
Al momento de realizar los ensayos siempre comenzar desde
voltajes bajos, luego poco a poco aumentar el voltaje para as poder
evitar accidentes en el laboratorio. Realizar siempre las
conexiones de los equipos cuando estos no estn siendo alimentados
por la red.
VIII. BIBLIOGRAFA
Circuitos Elctricos II, F. Lpez A, Edicin Octubre Del 2011,
Editorial Ciencias. Circuitos Elctricos, James W. Nilson, Edicin
Madrid 2005, Editorial Pearson Educacin S.A, Pp. 1048.
MIT Circuitos Magnticos Y Transformadores
A.V. Ivanov-Smolensky. Maquinas Elctricas
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