Experimento Nº 1: El transformador monofásico y los sistemas trifásicos

Transcripción

1 Curso: Laboratorio de Transformadores y Máquinas Eléctricas Experimento Nº 1: El transformador monofásico y los sistemas trifásicos I. Objetivo: Al finalizar este experimento, el estudiante estará en capacidad de conocer y explicar el funcionamiento y las características de los transformadores monofásicos y trifásicos, mediante mediciones. Además, estará en capacidad de medir potencia en circuitos trifásicos utilizando correctamente el watímetro; así como describir el funcionamiento de las principales conexiones trifásicas de transformadores.. II. Materiales y equipo: 1 Transformador trifásico (equipo LabVolt). 1 Transformador monofásico 8341 (equipo LabVolt). 1 Osciloscopio 1 Fuente de CA (equipo LabVolt). 1 Carga resistiva (equipo LabVolt). 1carga capacitiva y una carga inductiva (equipo LabVolt). 3 Multímetros Digitales (2 como amperímetros y 1 como voltímetro) 1 watímetro analógico ( lab F3-01 marca sew) Cable telefónico para conectar el watímetro (usar masking tape para tapar conexiones) Resistencias del equipo labvolt y otras de pequeño valor para medir corriente con el osciloscopio Cables, 2 puntas atenuadoras de osciloscopio III. Circuitos de medición: Notas: observe la indicación de tensiones y corrientes nominales para cada bobinado del trasformador. De ninguna manera se deben sobrepasar esos valores. Circuito de medición #1

2 Circuito de medición #2 Circuito de medición #3 Circuito de medición #4 Circuito de medición #5 Circuito de medición #6 Circuito de medición #7 IV. Procedimiento: Curva de histéresis: 1. Monte el circuito de medición #1. obtenga en el osciloscopio y dibuje la forma de onda de la corriente y el voltaje del primario como funciones senoidales con respecto al tiempo ( V ( t), i( t) tome en cuenta desfases entre ellas, valores pico, etc). Utilice el voltaje nominal + 10%

3 indicado en el transformador y el valor de resistencia adecuada según su experiencia para ver la corriente indirectamente en el ORC. 2. Mida con una regla la longitud media del circuito magnético y el área efectiva del transformador. Considere un número de vueltas en el primario de Calcule la intensidad de campo magnético H(t) a partir de la corriente y utilizando la integración del voltaje, obtenga la densidad de campo magnética B(t). 4. Por medio del método gráfico obtenga la curva de histéresis (B-H) del transformador. 5. Obtenga la gráfica de permeabilidad magnética en función de la intensidad de campo magnético ( µ -H). 6. Monte el circuito de medición #2. Tome en cuenta las indicaciones de los puntos tanto para el transformador como para la fuente. 7. Encienda la fuente y tome mediciones cada 5 V, iniciando desde 0 V y llegando hasta los 132 V. No sobrepase este último voltaje. 8. Con estos datos grafique voltaje de entrada en función de la corriente de entrada. Compare esta curva de magnetización con la obtenida en el punto 4 de este apartado. Prueba del circuito abierto: 1. Considerando el circuito 3, a tensión nominal en el primario para las terminales 5-6 y con ayuda de un multímetro mida el voltaje RMS y la corriente en el bobinado primario. Mida además la potencia real P ( con ayuda del watímetro analógico, ver figura en la ultima página de este instructivo) Calcule los valores de los parámetros R C y X M. Prueba de corto circuito: 1. Ajuste la tensión primaria a 0V. Con el circuito 3, cortocircuite el secundario (terminales 7 y 4) del transformador. 2. Con una tensión primaria (terminales 5 y 6) de 0V, comience a aumentar la tensión hasta que en el primario fluya corriente nominal (500mA aprox.). Proceda a medir tensión, corriente y potencia como en la medición de circuito abierto 3. Calcule los valores de R eq y la inductancia de dispersión X eq. Circuitos trifásicos equilibrados: 1. Monte el circuito de medición #4, ajustando el valor de Es a 120 V de fase. 2. Mida y anote la todas las tensiones de línea y de fase. Calcule el promedio de las tres tensiones de línea y de fase y determine la relación de tensiones entre ambas. Medición de potencia trifásica: 1. Monte el circuito de medición #5 ajustando el voltaje de línea a 208 V y R=300Ω por fase. 2. Mida y anote el voltaje de línea, anote además las potencias que indican los medidores Pa y Pb respectivamente. 3. Con los valores obtenidos calcule la potencia total por el método de Aron. 4. Conecte una capacitancia en serie con cada resistencia y X C1, X C 2, X C3 = 200Ω. (observe si la aguja de cada watímetro se desvía a hacia la izquierda, si es así cambie la dirección de la conexión para medir la corriente en el watímetro )

4 5. Mida y anote el voltaje de línea, anote además las potencias que indican los medidores Pa y Pb respectivamente teniendo cuidado con el signo. Con los valores de voltaje y potencia medidos, calcule los valores de las potencias aparente, reactiva, y activa por el método de Aron. 6. Con la información disponible calcule el factor de potencia cosφ. Que indica este factor? Cómo se considera atrasado o adelantado en cada caso? Conexión de los transformadores trifásicos en estrella - estrella : 1. Conecte el módulo transformador trifásico en configuración estrella como se muestra en el circuito de medición #6. 2. Ajuste la tensión de línea de la fuente Es a 120V. 3. mida los voltajes en todos los arrollamientos. Anote. Conexión de los transformadores trifásicos en delta - delta: 1. Conecte el módulo transformador trifásico en configuración delta como se muestra en el circuito de medición #7. 2. Ajuste la tensión de línea de la fuente Es a 120V. 3. Utilice el voltímetro para medir los voltajes en todos los arrollamientos, incluso la tensión E15-3. Anote. 4. Después de confirmar que el valor de E15-3 es cercano a cero, proceda a cerrar la delta. Mida los voltajes de línea secundarios. Anote. 5. ahora conecte una carga trifásica RC serie en estrella al secundario del transformador trifásico ajustando el valor de Xc1, Xc2, Xc3 con los mismos valores que R1, R2 y R3 o sea 300Ω. 6. Mida y anote el voltaje y la corriente de línea en el secundario. 7. Repita los pasos 5 y 6 de este apartado para una carga RL serie con características similares de la carga del punto 5. Evaluación: Transformador monofásico 1. Por qué es importante tener la polaridad correctamente identificada? Explique. 2. realice todas las graficas de indicadas en el instructivo 3. de acuerdo con los resultados, Investigue cuál material ferromagnético puede ser el de este transformador. 4. Presente el circuito equivalente del transformador visto desde ambos lados indicando los parámetros calculados en ambas pruebas. 5. calcule la eficiencia del transformador a plena carga con carga resistiva, R-L y R-C con factor de potencia de 0.85 según corresponda. Utilice el circuito equivalente obtenido

5 5. describa la forma de conexión del watímetro analógico marca SEW Sistemas trifásicos Conexión del watímetro para 120V, 1A 1. Que diferencias obtuvo al conectar una carga trifásica RC y otra RL serie desde el punto de vista de potencias y factores de potencia? 2. Analice las diferencias que se establecen en las corrientes y tensiones de línea cuando la carga trifásica del transformador es RL y RC 3. Confirme la utilidad del método de Aron en el cálculo de potencia trifásica. Investigación: 1. Investigue en que consiste el método de golpe inductivo para determinar la polaridad de un transformador. 2. En que consiste el efecto de la corriente Inrush en el transformador? 3. Investigue en que consiste el método de Aron para el cálculo de potencia trifásica. 4. Investigue los inconvenientes de la conexión Y-Y de transformadores y que técnicas de solución existen