Practicas de Fundamentos de Electrotecnia ITI. Curso 2005/2006

Transcripción

1 Practicas de Fundamentos de Electrotecnia ITI. Curso 005/006 Práctica 3: Ensayo de un transformador ideal y obtención de su ciclo dinámico. OBJETIVO Se pretende que el alumno compruebe experimentalmente las ecuaciones de transformación de la tensión e intensidad del transformador ideal. Se comprobará la influencia que sobre dichas ecuaciones tiene el hecho de que se construya el transformador con elementos reales y se hará un repaso a las diferencias entre un transformador ideal y real. El alumno ensayará el transformador que construirá con los núcleos y bobinas utilizados en la práctica anterior. Estos ensayos deben servir al alumno para profundizar sobre los fundamentos y funcionamiento del transformador. OBJETIVOS COCRETOS: Conocimiento del funcionamiento de un transformador como elevador y reductor de voltaje. Comprobación de la relación de transformación de intensidades. Estudio del diagrama vectorial del transformador. FUDAMETOS TEÓRICOS Antes de realizar la práctica, el alumno debe conocer las ecuaciones y teoría que explican el funcionamiento de un transformador. MATERIAL: Componentes Cinco Bobinas con distinto número de espiras: 00, 600, 300, 50 y 75 espiras respectivamente. úcleos de Hierro laminados y sin laminar. Equipo instrumental Generador de funciones TG5 (TG550) Tres polímetros. Osciloscopio. Vatímetro.

2 REALIZACIÓ PRÁCTICA: Partiremos del último montaje de la práctica anterior: nucleo ferromagnético de ventana única cerrado con la correspondiente culata. Se alimentará el primario con una fuente de tensión variable... TRASFORMADOR E VACÍO Se escoge una pareja de bobinas seleccionando cuál debe ser el primario del transformador y cuál el secundario y se realiza el montaje con un núcleo de hierro y una culata según el esquema de la figura anterior. Se alimentará la bobina primaria en corriente alterna de 50 Hz sin sobrepasar la intensidad nominal. Para realizar el experimento de vacío se deja el secundario del transformador en circuito abierto. (es decir I =0) OTA: Las medidas para los apartados. y. se pueden realizar simultáneamente con un solo montaje. Dibujar el esquema del circuito que estamos analizando... Relación de transformación de tensiones. Se suministra al primario distintas diferencias de potencial con la fuente variable y se controla este voltaje de entrada con un voltímetro, ademas, debe conectarse al circuito primario un amperímetro para controlar que no sobrepasemos la intensidad máxima que recomienda el fabricante para la bobina utilizada. En el secundario medimos la tensión con otro voltímetro. Se repetirá el experimento con el mismo núcleo para parejas de bobinas que cumplan: (a) > (b) = (c) < Para cada uno de los casos anteriores: Anotar los datos que caracterizan a las bobinas: resistencia, intensidad máxima y número de vueltas. Tomar al menos diez parejas de valores V V. tensiones a= V /V. Comprobar si se cumple la relación entre tensiones y espiras del transformador ideal. V = V

3 3.. Impedancia de entrada. Con el secundario del transformador en vacío se medirá la intensidad consumida en el primario (I ) para distintos valores de tensión en el primario (V ). Repetir al menos diez veces la medida para cada uno de los casos del apartado.. Ajustar a una recta las parejas de valores (V,I) obtenidas. La pendiente de dicha recta nos da el valor de la impedancia de vacío. En un transformador ideal Cuál es el valor de dicha impedancia? Compararlo con el resultado obtenido en esta práctica.. ESAYO DE CORTOCIRCUITO Conectar el secundario en cortocircuito a través de un amperímetro y alimentar el primario a tensión reducida. Ir aumentando dicha tensión con cuidado de no sobrepasar ni en el primario ni en el secundario las intensidades máximas admitidas por las bobinas. OTA: Las medidas para los apartados. y. se pueden realizar simultáneamente con un solo montaje. Dibujar el esquema del circuito que estamos analizando... Relación de transformación de intensidades. Para cada uno de los tres casos del apartado. ( > ; = ; < ). Tomar al menos diez parejas de valores I I. intensidades a= I / I. Comprobar si se cumple la relación entre intensidades y espiras del transformador ideal. I I =.. Impedancia de entrada. Con el secundario en cortocircuito comprobar la relación entre intensidad y tensión del primario para obtener la impedancia de cortocircuito. (OTA: tener cuidado de no sobrepasar en el secundario la intensidad máxima permitida por la bobina). En un transformador ideal Cuál es el valor de dicha impedancia? Compararlo con el resultado obtenido en esta práctica.

4 4 3. ESTUDIO DE U TRASFORMADOR DE DOBLE VETAA Construiremos un transformador semejante al de los apartados anteriores pero utilizando un nucleo ferromagnético de doble ventana cerrado con la correspondiente culata. Elegiremos una de las parejas de bobinas del apartado anterior. Con el núcleo ferromagnético de doble ventana y una cualquiera de las parejas de bobinas utilizadas en los apartados anteriores (elegir la que mejores resultados nos ha dado) construiremos dos transformadores diferentes: A) Colocando las dos bobinas juntas en una única rama del núcleo B) Colocando las dos bobinas separadas en ramas diferentes. Para cada uno de los dos transformadores anteriores mediremos la relación de transformación de tensiones. (ver apartado.) Indicar las bobinas utilizadas en el montaje. Dibujar el esquema de los transformadores (A) y (B) Tomar al menos diez parejas de valores V V. tensiones a= V /V. Comprobar si se cumple la relación entre tensiones y espiras del transformador ideal. Comparar los resultados con los obtenidos en el apartado..

5 5 4. ESTUDIO DEL DIAGRAMA VECTORIAL DEL TRASFORMADOR 4.. Relación de transformación de V e I. Elegir una de las parejas de bobinas anteriores (cualquiera de ellas). Utilizando el osciloscopio visualizar las parejas de tensiones (V V ) e intensidades (I I ) para observar no sólo la relación de transformarción de amplitudes sino el desfasentre cada pareja de medidas. Introducir en el osciloscopio simultaneamente las tensiones en el primario y en el secundario del transformador manteniendo el secundario en circuito abierto. Medir con el osciloscopio el cociente de amplitudes entre ambas magnitudes, así como el desfase de las dos señales. OTA: Dar la vuelta a una de las bobinas y comprobar que se invierte el signo (desfase de 80º ) en la tensión del secundario. Relacionar esta observación con la identificación de los terminales correspondientes del transformador que hemos construído. Introducir en el osciloscopio simultaneamente las intensidades en el primario y en el secundario del transformador manteniendo el secundario en cortocircuito. Medir con el osciloscopio el cociente de amplitudes entre ambas magnitudes, así como el desfase de las dos señales. Comprobar que los cocientes de amplitudes medidos coinciden con los obtenidos en los apartados.. y.. En un transformador ideal Cuál debería ser el valor del desfase entre las intensidades y del desfase entre las tensiones? Por qué? Dibujar el diagrama vectorial de este transformador y compararlo con el de un transformador ideal.