UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA INGENIERÍA ELÉCTRICA MAQUINAS ELÉCTRICAS I

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1 UNIERSIDD TECNÓLOGIC NCIONL FCULTD REGIONL BUENOS IRES DEPRTMENTO DE INGENIERI ELECTRIC CRRER: CÁTEDR: PROFESOR:.T.P.: Ing. Roberto WULF Ing. Sergio ROTT Ing. Pablo YORNET INGENIERÍ ELÉCTRIC MQUINS ELÉCTRICS I CURSO/ÑO: Q GRUPO Nº: INTEGRNTES LEGJO RESPONSBLES TRBJO PRÁCTICO Nº 1 ENSYO DE UN TRNSFORMDOR MONOFÁSICO FECH DE PRESENTCIÓN 1 ra Presentación CLIFICCIÓN OBSERCIONES: T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 1 de 10

2 TRBJO PRCTICO Nro. 1 ENSYO DE UN TRNSFORMDOR MONOFSICO En este trabajo práctico se determinarán los parámetros básicos y las características de un transformador monofásico. Con este propósito se someterá un transformador de pequeña potencia a ensayos indirectos y directo, estableciendo, para el primer caso las condiciones especiales de funcionamiento para medir los parámetros, y en al segundo, la carga a la salida del transformador para obtener las características directamente. En esta serie de ensayos se determinarán las resistencias de los arrollamientos, la polaridad de los mismos, la relación de transformación, la corriente y las pérdidas en vacío, la tensión de cortocircuito y las pérdidas en el cobre. En el ensayo directo se tomarán las características externas y se calculará el rendimiento y la regulación del transformador. En base a los valores experimentales obtenidos en los ensayos se calcularán los parámetros que permitirán establecer los distintos circuitos eléctricos equivalentes y trazar sus respectivos diagramas fasoriales. - PLN DE RELIZCION DE LOS ENSYOS 1- Ensayo en vacío del transformador 1.1- erificación de la polaridad de ambos arrollamientos, 1.2- Se tomarán las lecturas que registran los instrumentos indicados en el esquema eléctrico, cuando se aplique la tensión (preferentemente lado BT) para los siguientes valores: 25%, 50%, 75%, 100% y 115% de la tensión nominal. Simultáneamente con las mediciones se observará en un osciloscopio las forma de onda de corriente de vacío Realización de la característica de vacío del transformador, U=f(Io). 2- Ensayo en cortocircuito del transformador 2.1- Medición de las resistencias de los arrollamientos de baja y alta tensión en corriente continua Se tomarán las lecturas que registran los instrumentos indicados en el esquema eléctrico, cuando aplicando tensión reducida (preferentemente lado T) se tengan los siguientes valores de corriente en el primario: 25%, 50%, 75%, 100% y 125% de la corriente nominal, previamente cortocircuitado el otro arrollamiento. 3-Ensayo del transformador bajo carga variable 3.1- Se tomarán los valores de corrientes, tensiones y potencias primarias y secundarias cuando se tenga al 25%, 50, 75%, 100% y 120% de la corriente nominal con carga resistiva, inductiva y capacitiva. T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 2 de 10

3 B - PLNILL DE MEDICIONES: 1-Ensayo en vacio: Transformador Marca: Potencia: Tipo: Tensiones: Corrientes: Circuito de Medición I o W Transformador a ensayar T Fuente variable ef med Shunt Osciloscopio Instrumentos y equipo de control MGNITUD INSTRUMENTO MRC LCNCES CLSE NUMERO Io Po U 1 Um Osc. ariac otros T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 3 de 10

4 Ensayo de polaridad 220 U1 u v Ud U U2 U1= U2= Ud= Polaridad: Cuadro de valores medidos y calculados % LORES MEDIDOS U 1 I 0 P 0 volts amp. Watt volts Pfe Watt LORES CLCULDOS B Cos φ m G p 0 siemens siemens a Relación de tansformación promedio: Datos para construir la curva de magnetización : U (volts) Io (amp) U (volts) Io (amp) T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 4 de 10

5 2-Ensayo en cortocircuito Transformador Marca: Potencia: Tipo: Tensiones: Corrientes: Circuito de Medición LL 1 I cc 0 a I n = I cc Pcc W Transformador a ensayar T BT 0 a cc Fuente variable cc Instrumentos y equipo de control MGNITUD INSTRUMENTO MRC LCNCES CLSE NUMERO I1cc Pcc Ucc I 2 cc Tr corriente ariac T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 5 de 10

6 Cuadro de valores medidos y calculados % LORES MEDIDOS Icc 1 Ucc Pcc amp volts watt Icc 2 volts PCu Watt LORES CLCULDOS Req Xeq Cos φ cc ohms ohms Zeq ohms RT CD = RBT CD = t = Ω -Resistencia devanado de lta Tensión en Corriente Continua Ω -Resistencia devanado de Baja Tensión en Corriente Continua ºC -Temperatura ambiente T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 6 de 10

7 3- Ensayo en carga Transformador Marca: Potencia: Tipo: Tensiones: Corrientes: Circuito de Medición LL 1 I 1 0 a I n P 1 Transformador P 2 I 2 a ensayar W T BT W 0 a I n n Fuente variable 1 2 R L C Instrumentos y equipo de control MGNITUD INSTRUMENTO MRC LCNCES CLSE NUMERO I 1 U 1 P 1 I 2 P 2 Tr Corr. 1 Tr Corr. 2 ariac T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 7 de 10

8 Cuadro de valores medidos y calculados Carga resistiva % I 1 amp LORES MEDIDOS U 1 P 1 I 2 volts watt amp olts Tensión secundaria en acío 0 = LORES CLCULDOS P 2 η Δ Cos φ watt (rendimiento) (regulación) Carga inductiva pura % I 1 amp LORES MEDIDOS U 1 P 1 I 2 volts watt amp volts Tensión secundaria en acío 0 = LORES CLCULDOS P 2 η Δ Cos φ watt (rendimiento) (regulación) Carga capacitiva pura % I 1 amp LORES MEDIDOS U 1 P 1 I 2 volts watt amp volts Tensión secundaria en acío 0 = LORES CLCULDOS P 2 η Δ Cos φ watt (rendimiento) (regulación) T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 8 de 10

9 C - REDCCION DEL INFORME SOBRE EL ENSYO Nota: se dejará asentado la expresión y cálculo con que se obtienen las distintas características y/o parámetros, para los valores nominales (100 %) en valores absolutos y relativos (º/1) 1-Ensayo en vacìo: 1.1 Se calcularan los valores de Gp, Bm, Pérdidas en el Hierro Pfe, y Factor de Potencia para todos los valores registrados en el ensayo, con distintas tensiones, descontando el consumo instrumental de los voltímetros y wattímetros. Registrar en una tabla resumen todos los valores calculados. 1.2 Se calcularán los valores de Relación de Transformación y se obtendrá el valor de la relación de transformación promedio. 1.3 Hallar las componentes de corrientes de pérdidas Ip y de magnetización Im en la corriente de vacío Io para tensión nominal en valores absolutos y relativos (º/1). 1.4 Trazar en un grafico los valores de Bm y Gp, en función de la tensión aplicada y justificar sus formas. 1.5 Trazar en un grafico los valores de Pfe, I0 y cosφ0, en función de la tensión aplicada y justificar sus formas. 1.6 Explicar como afectan a las pérdidas en el hierro la variación de la tensión aplicada y la variación de la frecuencia. 1.7 Construir el gráfico de forma de onda de la corriente de vacío Io, a partir de la curva de magnetización y la tensión aplicada, con los datos tomados en el punto Dibujar el circuito eléctrico equivalente para vacio y el diagrama fasorial correspondiente. 1.9 Explicar por que se pueden despreciar las Req y Xeq cuando el transformador funciona en vacío Explicar por que se deforma la onda de la corriente de vacío, aún cuando la tensión aplicada es senoidal, y por que no se deforma la onda de tensión secundaria Describir las conclusiones del ensayo. 2-Ensayo en cortocircuito: 2.1- Se calcularan los valores de Rcc, Xcc, Zcc equivalentes, Pérdidas en el cobre, y Factor de Potencia para todos los valores registrados en el ensayo, con distintas corrientes a temperatura ambiente y se volcarán los resultados en una tabla resumen. Dejar registrado los cálculos en alores bsolutos y en alores Relativos (º/1) para las condiciones nominales (100%) Se separarán los valores de resistencia y reactancia equivalentes para los arrollamientos primario y secundario para valor nominal. Se deberá referir las resistencias a 75ºC Se calcularán las Pérdidas dicionales Pad como la diferencia entre las pérdidas en cortocircuito Pcc y las Joule Pj calculadas con los valores de resistencias medidos en corriente continua. Se referida el valor de las pérdidas a 75 º C. (según normas) Se graficaran en función de la corriente de cortocircuito, las impedancia, resistencia y reactancia equivalentes. Se justificaran las formas de las curvas Se graficaran la tensión de cortocircuito, las pérdidas en el cobre y el factor de potencia en función de la corriente de cortocircuito. Se justificaran las formas de las curvas. T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 9 de 10

10 2.6- Dibujar al circuito eléctrico equivalente y trazar el diagrama fasorial correspondiente al funcionamiento en cortocircuito Describir las conclusiones del ensayo. 3-Ensayo en carga: 3.1- Se calcularan los valores de Rendimiento η, Regulación Δ y Factor de Potencia en el primario cosφ 1, completando un cuadro de valores resultante a partir de los valores medidos en el ensayo directo. Dejar registrado los cálculos para las condiciones nominales (100%) En un gráfico se trazarán las características externas de tensión secundaria en función de la corriente secundaria I 2, para todos los valores medidos. Se comentará lo observado Se calcularan los valores de Rendimiento η y Regulación Δ en forma indirecta (usando los parámetros calculados en los ensayos de vacío y cortocircuito). Comparar con los resultados obtenidos en el punto Trazar en un gráfico las curvas de Rendimiento η en función del Factor de Carga I 2(º/1) para cada una de las cargas. Calcular el Factor de Carga I 2η (º/1) para Rendimiento Máximo y el Rendimiento Máximo η max 3.5- Describir las conclusiones del ensayo 4-Circuito equivalente y diagramas vectoriales: 4.1-Trazar los siguientes circuitos equivalentes e indicar los parámetros en valores absolutos y en valores relativos (º/1) en el mismo esquema, para los siguientes casos: a) Exacto y con transformador ideal. b) Exacto referido al primario. c) proximado y referido al primario Trazar los fasoriales de cada caso en escala, para plena carga y factor de potencia 0,8 inductivo en valores absolutos. Junto a cada uno, efectuar los triángulos de caídas de tensión en escala más visible. 5- Resumen de las características del transformador 5.1- Confeccionar una Tabla Resumen con las características del transformador ensayado en valores absolutos y relativos (pu) de: Sn, I 1n, I 2n, U 1n, n, G, B, Y, Ucc, R 1, R 2, Req, X 1, X 2, Xeq, Clase de aislación, Tipo de núcleo, (Regulación), η (rendimiento), etc. T.P. Nº1 Ensayo de un Transformador Monofásico Página 10 de 10