MÁQUINAS ELÉCTRICAS LABORATORIO No. 3

Transcripción

1 Nivel: Departamento: Facultad de Estudios Tecnológicos. Eléctrica. Materia: Maquinas Eléctricas I. Docente de Laboratorio: Lugar de Ejecución: Tiempo de Ejecución: G u í a d e L a b o r a t o r i o N o. 3. T I T U L O : C O N E X I Ó N D E B A N C O S T R I F Á S I C O S. I. OBJETIVOS Que el alumno: Realice la conexión de un banco de transformadores monofásicos. Determine el desfase entre el voltaje secundario y el primario en bancos trifásicos, para las conexiones básicas: estrella-estrella, estrella-delta. Desarrolle la habilidad para elaborar diagramas fasoriales, a partir de los datos medidos. II. INTRODUCCIÓN Habiéndose estudiado el transformador monofásico en forma simplificada, ahora se estudiará en forma más compleja, es decir, en un arreglo trifásico o banco de transformadores monofásicos. Aunque esto no siempre es de rigor en la realidad, pues existen transformadores trifásicos individuales, construidos en un solo recipiente y donde su aplicación depende de la tensión de trabajo y la capacidad en voltamperios de diseño, que generalmente son altos en estos casos. El circuito equivalente del transformador trifásico es igual al equivalente monofásico, excepto que ahora existen 3 arreglos por cada fase y siempre habrá simplicidad para el análisis. Al igual que los transformadores monofásicos, es recomendable conocer la polaridad cuando se desean conectar en paralelo, evitando los desastres por cortocircuitos. En la vida real generalmente se debe especificar si es aditivo o sustractivo, además de todos los arreglos posibles a voltaje nominal. La relación de transformación del transformador trifásico, está íntimamente ligado con las conexiones del lado primario y secundario, donde dicha relación viene dada entre voltajes de línea y voltajes de fase.

2 III. MATERIALES Y EQUIPO No. Cantida d Descripción Código 1 1 Banco de transformadores Amplificador de aislamiento LM Osciloscopio de doble traza HM Fuente de Vac trifásica ST M Cable de conexión BNC Cables de interconexión --- Tabla 3.1: Materiales y Equipo. IV. PROCEDIMIENTO Parte I: Conexión Estrella-estrella. Paso 1. Arme el circuito de la Figura 3.1, con la finalidad de hacer una conexión Estrellaestrella, con el banco de transformadores. Figura 3.1: Conexión Estrella-estrella. Paso 2. Ajuste el nivel de voltaje de alimentación en 125VAC. Paso 3. Conectar el Osciloscopio y el Amplificador de Separación, con el objetivo de visualizar las formas de onda. Ajuste los controles de ambos medidores. Pida al Docente que le explique como realizar este paso, de tal forma que ambos instrumentos queden conectados, tal y como se muestra en la Figura 3.2. Figura 3.2: Osciloscopio y Amplificador de Separación.

3 Paso 4. Mida el voltaje pico a pico entre A-N, también mida el voltaje secundario a-n (pico a pico) y calcule la relación de transformación. A-N = Voltios pico a picoa-n = Voltios pico a pico Relación de transformación: a = Paso 5. Dibuje a escala las formas de onda de los voltajes A-N y a-n, en la plantilla de la Figura 3.3. Figura 3.3: Formas de onda A-N y a-n. Paso 6. Mida el desfase relativo entre A-N y a-n, tomando como referencia A-N. Utilice una regla de tres simple. Desfase entre A-N y a-n = Grados El voltaje a-n está adelantado o atrasado con respecto a A-N: Paso 7. Realice los siguientes cambios en el Amplificador de Separación para observar las formas de onda de los voltajes de línea a línea. Ver Figura 3.4. Figura 3.4.

4 Paso 8. Mida el voltaje pico a pico entre A-B. A-B = Voltios pico a pico Paso 9. Dibuje a escala las formas de onda de los voltajes A-B y a-n, en la plantilla de la Figura 3.5. Figura 3.5: Formas de onda A-B y a-n. Paso 10. Mida el desfase relativo entre A-B y a-n, tomando como referencia A-B. Utilice una regla de tres simple. Desfase entre A-B y a-n = Grados El voltaje a-n está adelantado o atrasado con respecto a A-B: Paso 11. Modifique la medición de voltajes secundarios, es decir, ahora en lugar de a-n será a-b. Paso 12. Mida el voltaje pico a pico y el desfase entre: A-B = Voltios pico a pico a-b = Voltios pico a pico Desfase entre A-B y a-b = Grados El voltaje a-b está adelantado o atrasado con respecto a A-B: Paso 13. Dibuje las formas de onda para el caso dado.

5 Figura 3.6: Formas de onda A-B y a-b. Parte II: Conexión Estrella-delta. Paso 1. Conectar los devanados secundarios del banco trifásico, en delta como se muestra en la Figura 3.7. Figura 3.7: Conexión Estrella-delta. Paso 2. Mida el voltaje pico a pico y el desfase entre: A-B = Voltaje picos a pico a-b = Voltios pico a pico Desfase de a-b con respecto a A-B: Grados B-C = Voltaje picos a pico b-c = Voltios pico a pico Desfase de b-c con respecto a B-C: Grados C-A = Voltaje picos a pico c-a = Voltios pico a pico Desfase de c-a con respecto a C-A: Grados V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Parte I. 1. De los resultados obtenidos, explique que deduce con respecto al desfase entre las tensiones de línea a neutro secundaria con respecto a la primaria en las otras fases del sistema trifásico (B-N y C-N con b-n y c-n) y dibuje a escala el respectivo diagrama fasorial de voltaje. Nota: Use valores eficaces. 2. De los resultados obtenidos, explique que deduce con respecto al desfase entre las tensiones de línea a línea secundarias con respecto a los otros dos pares de líneas del sistema trifásico y dibuje a escala el diagrama fasorial de voltaje. Nota: Use valores eficaces. 3. Demuestre fasorialmente el desfase existente entre el conjunto de fasores de línea a línea con respecto a los fasores correspondientes a las tensiones de línea a neutro, además especifique que conjunto está adelantado con respecto al otro. 4. Determine fasorialmente la relación entre la magnitud de V A-B con respecto a V A-N. 5. De los resultados obtenidos, determine la relación de transformación entre las tensiones de línea del sistema. 6. Dibuje cada uno de los diagramas fasoriales, en papel milimetrado y a escala, analizados durante esta parte de la práctica de laboratorio.

6 Parte II. 7. Tomando en cuenta como base las mediciones realizadas en los Pasos 1 y 2, dibuje los diagramas fasoriales, a escala, para las tensiones: V AB, V BC, V CA y V ab, V bc, V ca. Nota: Use valores eficaces. 8. Explique cual conjunto de fasores está atrasado con respecto al otro. 9. De los resultados obtenidos, explique cual es la relación de transformación entre las tensiones de línea en función de la relación de transformación individual monofásico, para éste banco de transformadores. 10. Dibuje cada uno de los diagramas fasoriales, en papel milimetrado y a escala, analizados durante esta parte de la práctica de laboratorio. VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA 1) Elabore los diagramas fasoriales anteriores considerando inversión de polaridad de los devanados secundarios. 2) Investigue si la relación de espiras entre devanados primarios y secundarios para un banco trifásico estrella-delta (con transformadores monofásicos) es igual a la relación de espiras en un transformador trifásico estrella-delta con la misma relación de transformación para los mismos valores de tensión. Explique detalladamente su respuesta. 3) Explique cuál es la relación entre la potencia total del banco y potencia manejada por cada transformador monofásico que constituyen un banco para las conexiones consideradas en esta práctica. 4) Explique porqué en sistemas de potencia se utilizan valores eficaces y no valores pico a pico. 5) Porqué durante la práctica de laboratorio se han medido valores pico a pico. 6) Investigue las condiciones eléctricas necesarias para poder conectar bancos de transformadores trifásicos en paralelo. VII. BIBLIOGRAFÍA Electric Machines. Second Edition. Charles I. Hubert. Prentice Hall, Máquinas Eléctricas. Quinta Edición. A. E. Fitzgerald/ Charles Kingsley, Jr. McGraw-Hill Fundamentos de Máquinas Eléctricas. Stephen Chapman. McGraw-Hill 1990.

7