Laboratorio 1. Circuitos en serie y en paralelo en corriente alterna

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1 Laboratorio 1. Circuitos en serie y en paralelo en corriente alterna Objetivos: 1. Comprobar experimentalmente la validez de los cálculos teóricos, por medio del análisis de un circuito RL en serie y de un circuito RC en paralelo. 2. Determinar experimentalmente cómo varían en un circuito RL en serie, la tensión en la resistencia y en el inductor, así como la corriente total del circuito, al aumentar la frecuencia de una corriente alterna sinusoidal. 3. Determinar experimentalmente cómo varían en un circuito RC en paralelo, la corriente total del circuito, así como la corriente en el capacitor y en la resistencia, al aumentar la frecuencia de una corriente alterna sinusoidal. Equipo requerido: 1 multímetro digital 1 generador de audio EICO inductor de 0,1 H 1 capacitor de 0,1 µf 1 resistencia de 100 Ω 1 resistencia de 1000 Ω Cables de conexión Primera parte Circuito RL en serie con corriente alterna 1. Para el siguiente circuito RL en serie, realice los cálculos teóricos correspondientes, con el propósito de seleccionar adecuadamente la amplitud de las escalas del equipo que se va a utilizar. Figura 1. Circuito RL en corriente alterna. 1

2 2. Mida y anote los valores reales de la resistencia R del circuito y de la resistencia interna del inductor, a efecto de comparar su concordancia: Tabla 1. Valores reales de los elementos empleados. Valor teórico R 100 R L 330 Valor experimental 3. Arme el circuito, con los valores de resistencia e inductancia que se indican. 4. Escoja la amplitud apropiada de escala en el generador de audio y gradúe la frecuencia a 1 khz. 5. Encienda la fuente y lleve lentamente el generador de audio a un voltaje de 5 V ac. 6. Lea los valores de corriente del circuito, así como las caídas de tensión en la resistencia y en el inductor. Anote los resultados en la Tabla 2, y compárelos con los valores teóricos. 7. Baje el voltaje del generador de audio a 0 V ac y repita todos los pasos anteriores para una frecuencia de 5 khz. Tabla 2. Datos teóricos y experimentales del circuito RL en serie I (ma) V R (v) V L (v) FRECUENCIA TEÓRICO EXP. % E Teórico Exp. % E TEÓRICO Exp % E 1 khz 5 khz. Nota: Debe anotarse el ángulo en los valores teóricos de la tabla. Segunda parte Circuito RC en paralelo con corriente alterna 1. Para el siguiente circuito RC en paralelo, realice los cálculos teóricos correspondientes, con el propósito de seleccionar adecuadamente la amplitud de las escalas del equipo que se va a utilizar. Figura 2. Circuito RC en corriente alterna. 2. Mida y anote el valor real de la resistencia R del circuito a efecto de comparar su concordancia. 2

3 Tabla 3. Valores reales de los elementos empleados. Valor teórico R 1000 Valor experimental 3. Arme el circuito, con los valores de resistencia y capacitancia que se indican. 4. Escoja la amplitud apropiada de escala en el generador de audio y gradúe la frecuencia a 1 khz. 5. Encienda la fuente y lleve lentamente el generador de audio a un voltaje de 5 Vac. 6. Lea los valores de corriente total del circuito, así como los valores de la corriente que pasa por la resistencia y la capacitancia. Anote los resultados en la Tabla 4, y compárelos con los valores teóricos. 7. Baje el voltaje del generador de audio a 0 Vac y repita todos los pasos anteriores para una frecuencia de 5 khz. Tabla 2. Datos teóricos y experimentales del circuito RC en paralelo I t (ma) I R (ma) I c (ma) FRECUENCIA TEÓRICO EXP. % E Teórico Exp % E TEÓRICO Exp. % E 1 khz 5 khz. Nota: Debe anotarse el ángulo en los valores teóricos de la tabla. 3

4 Laboratorio 2. Circuito mixto RLC Objetivo: Analizar un circuito mixto RLC con corriente alterna senoidal y comprobar experimentalmente la validez de los cálculos teóricos. Equipo requerido: 1 multímetro digital 1 generador de audio EICO inductor de 20 mh 1 capacitor de 47 nf 1 resistencia de 1000 Ω Cables de conexión Procedimiento: Circuito RL en serie con corriente alterna 1. Para el siguiente circuito mixto RLC, realice los cálculos teóricos correspondientes, con el propósito de seleccionar adecuadamente la amplitud de las escalas del equipo que se va a utilizar: Figura 1. Circuito RLC en corriente alterna. 2. Mida y anote los valores reales de la resistencia R del circuito y de la resistencia interna del inductor, a efecto de comparar su concordancia. Anote los valores en la Tabla 1. Tabla 1. Valores Teóricos y Experimentales de las resistencias. Valor teórico R 1000 R L 60 Valor experimental 3. Arme el circuito, con los valores de resistencia e inductancia que se indican. 4. Escoja la amplitud apropiada de escala en el generador de audio y gradúe la frecuencia a 4 khz. 4

5 5. Encienda la fuente y lleve lentamente el generador de audio a un voltaje de 5 V ac. 6. Ubicando apropiadamente el multímetro digital según sea el caso, proceda a medir la corriente que pasa por la resistencia, el inductor y el capacitor. Nota: Asegúrese de apagar el generador de audio cada vez que cambie la ubicación del multímetro digital, para ponerlo en serie con el elemento siguiente. 7. Proceda a medir el voltaje a través de la resistencia, del inductor y del capacitor y anótelos también en la Tabla Compare los valores experimentales con aquellos calculados teóricamente, y obtenga las conclusiones correspondientes. Tabla 2. Valores teóricos y experimentales para el circuito RLC Valor Valor experimental % de error teórico I total (ma) I inductor (ma) I capacitor (ma) V resistencia (voltios) V inductor (voltios) V capacitor (voltios) Nota: Debe anotarse el ángulo en los valores teóricos de la tabla. 5

6 Laboratorio 3. Mejoramiento del factor de potencia Objetivo: Calcular el valor del condensador requerido para mejorar el factor de potencia de una carga, y comprobar experimentalmente los resultados. Equipo requerido: 1 osciloscopio de rayos catódicos 1 generador de audio EICO inductor de 20 mh 1 capacitor variable 1 resistencia de 22 Ω Cables de conexión Procedimiento: 1. Mida y anote los valores reales de la resistencia R del circuito y de la resistencia interna del inductor, a efecto de comparar su concordancia: Tabla 1. Valores experimentales y teóricos Valor teórico R 22 R L 60 Valor experimental 2. Realizar los cálculos necesarios para obtener el valor del capacitor requerido para cambiar el factor de potencia a 0,83 utilizando una frecuencia de 5 khz. Con esta información, asegúrese de seleccionar adecuadamente las escalas de medición de los instrumentos. 6

7 Figura 1. Medición del desfase en una bobina. 3. Una vez instalado el equipo según la Figura 1, ajuste el generador de audio a la tensión y a la frecuencia indicadas. 4. Conecte el osciloscopio de rayos catódicos con especial cuidado, verificando que las terminales se conecten bien. 5. Obtenga las señales del voltaje de la bobina y la corriente total del circuito. Mida el período de las ondas y el desfase existente entre ambas. Obtenga el ángulo de desfase entre ambas y calcule el factor de potencia experimental inicial del circuito. Anote los resultados en la Tabla Conecte el capacitor con el valor calculado al circuito tal y como se muestra en la Figura 2. Figura 2. Corrección del factor de potencia. 7. Nuevamente obtenga las señales de voltaje de la bobina y la corriente total del circuito. Mida el período de las ondas y el desfase existente entre ambas. Obtenga el ángulo de desfase entre ambas y calcule el factor de potencia experimental final del circuito. Anote el valor obtenido en la Tabla 2. Factor de potencia inicial Factor de potencia final Tabla 2. Valores teóricos y experimentales Valor teórico Valor experimental % de error 8. Con el factor de potencia teórico y experimental, obtenga el porcentaje de error. 7

8 Laboratorio 4. Resonancia en serie Objetivos: Obtener experimentalmente la frecuencia de resonancia de un circuito RLC en serie, y compararla con la frecuencia de resonancia calculada teóricamente. Obtener las curvas experimentales de corriente en función de la frecuencia, y la impedancia en función de la frecuencia, y compararlas con las curvas obtenidas teóricamente. Equipo requerido: 1 Generador de Audio EICO Multímetro digital 1 Resistencia de 680 Ω 1 Inductancia de 30 mh 1 Capacitor de 0,033 F Cables conectores Procedimiento: 1. Verificar el valor de la resistencia de 680 Ω, y el valor de la resistencia interna del inductor. Tabla 1. Valores experimentales y teóricos Valor teórico R 680 R L 80 Valor experimental 2. Calcule la frecuencia de resonancia y la corriente obtenida por medio de esos datos. 3. Ajuste el miliamperímetro en la escala adecuada. 4. Arme correctamente el circuito RLC según se indica en la siguiente figura. Figura 1. Circuito para medir la resonancia en serie. 8

9 5. Conecte el Generador de Audio a una frecuencia de 1000 Hz, y ajústelo a 5 Vac. Tome la lectura de corriente que indica el miliamperímetro y anote el resultado en la Tabla Repita el paso anterior para diversas frecuencias, aumentando de 1000 en 1000 Hz la frecuencia hasta llegar a un valor de Hz. En cada caso, no olvide ajustar el valor del voltaje a 5 Vac cada vez que varíe la frecuencia. Anote los valores obtenidos en la Tabla Debido a que cuenta con el valor teórico de resonancia, al acercarse a ésta, tome los valores de frecuencia, aumentando la misma de 100 en 100 Hz. Tabla 2. Valores teóricos y experimentales de corriente en el circuito RLC en serie. Frecuencia (khz) ,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5, Corriente teórica (ma) Corriente experimental (ma) % de error 9

10 8. Calcule los valores de la impedancia y anote los resultados en la Tabla 3. Tabla 3. Valores teóricos y experimentales de impedancia en el circuito RLC en serie. Frecuencia (khz) ,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5, Impedancia teórica ( ) Impedancia experimental ( ) % de error 9. Utilice los datos de corriente e impedancia obtenidos experimentalmente para graficarlos con respecto a la frecuencia. 10

11 Laboratorio 5. Resonancia en paralelo Objetivos: Obtener experimentalmente la frecuencia de resonancia de un circuito LC en paralelo, y compararla con la frecuencia de resonancia calculada teóricamente. Obtener las curvas experimentales de corriente en función de la frecuencia, y la impedancia en función de la frecuencia, y compararlas con las curvas obtenidas teóricamente. Equipo requerido: 1 Generador de Audio EICO Multímetro digital 1 Inductancia de 20 mh 1 Capacitor de 0,047 F Cables conectores Procedimiento: 1. Verificar el valor de la resistencia interna del inductor. Tabla 1. Valores experimentales y teóricos Valor teórico R L 60 Valor experimental 2. Calcule la frecuencia de resonancia y la corriente obtenida por medio de esos datos. 3. Ajuste el miliamperímetro en la escala adecuada. 4. Arme correctamente el circuito LC según se indica en la siguiente figura. Figura 1. Circuito para medir la resonancia en paralelo. 5. Conecte el Generador de Audio a una frecuencia de 10 khz, y ajústelo a 5 Vac. Tome la lectura de corriente que indica el miliamperímetro y anote el resultado en la Tabla 2. 11

12 6. Repita el paso anterior para diversas frecuencias, disminuyendo de 1 khz en cada medición de la frecuencia hasta llegar a un valor de 2 khz. En cada caso, no olvide ajustar el valor del voltaje a 5 Vac cada vez que varíe la frecuencia. Anote los valores obtenidos en la Tabla Debido a que cuenta con el valor teórico de resonancia, al acercarse a ésta, tome los valores de frecuencia, disminuyendo la misma de 100 en 100 Hz. Tabla 2. Valores teóricos y experimentales de corriente en el circuito LC en paralelo Frecuencia (khz) ,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5, Corriente teórica (ma) Corriente experimental (ma) % de error 12

13 8. Calcule los valores impedancia y anótelos en la Tabla 3. Laboratorio de Electricidad II. 1 semestre 2012 Tabla 3. Valores teóricos y experimentales de impedancia en el circuito LC en paralelo Frecuencia (Hz) ,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5, Impedancia teórica ( ) Impedancia experimental ( ) % de error 9. Utilice los datos de corriente e impedancia obtenidos experimentalmente en la para graficar ambos con respecto a la frecuencia. 13

14 Laboratorio 6. Circuito monofásico trifilar Objetivo: Comprobar experimentalmente las características fundamentales de un circuito Monofásico Trifilar. Equipo requerido: 1 multímetro digital 3 amperímetros para corriente alterna 1 voltímetro para corriente alterna 1 transformador (para producir una fuente Monofásica Trifilar) 1 caja de resistencias variables 1 caja de inductancias variables 1 caja de capacitancias variables Cables de conexión Procedimiento: 1. Arme el circuito que se indica a continuación, tomando como carga de la línea 2 (Z en la figura) una resistencia de 90 / 500 W. Figura 1. Circuito monofásico trifilar. 2. En todos los casos, calcule, antes de iniciar cada parte del laboratorio, los valores máximos de corriente, a efecto de regular las escalas de los amperímetros. 3. Encienda la fuente y mida el voltaje de línea a neutro. 4. Tome las lecturas de los amperímetros A 1, A 2 y A N, y anote los resultados en la Tabla 1, junto a los datos teóricos calculados. 14

15 Tabla 1. Cálculo de la corriente en el neutro con una carga resistiva Cálculo teórico Valor experimental % de error A 1 A 2 A 3 (I N ) Nota: Debe anotarse el ángulo en los valores teóricos de la tabla. 5. Repita los pasos 3 y 3 utilizando una inductancia de 250 mh como carga de la línea 2 (Z en la figura), y anote los resultados en la Tabla 2, junto a los datos teóricos calculados. Tabla 2. Cálculo de la corriente en el neutro con una carga inductiva Cálculo teórico Valor experimental % de error A 1 A 2 A 3 (I N ) Nota: Debe anotarse el ángulo en los valores teóricos de la tabla. 6. Repita los pasos 3 y 4 utilizando una capacitiva de 20 F como carga de la línea 2 (Z en la figura), y anote los resultados en la Tabla 3, junto a los datos teóricos calculados. Tabla 3. Cálculo de la corriente en el neutro con una carga capacitiva Cálculo teórico Valor experimental % de error A 1 A 2 A 3 (I N ) Nota: Debe anotarse el ángulo en los valores teóricos de la tabla. 15

16 Laboratorio N 0 7. Medición de potencia en circuitos trifásicos conexión en delta Objetivo: Calcular la potencia de un circuito trifásico de corriente alterna con conexión en delta con cargas balanceadas y cargas desbalanceadas, utilizando los métodos de dos y tres vatímetros, y comprobar los resultados experimentalmente. Equipo requerido: 3 Vatímetros Simpson, modelo Fuente trifásica 1 Caja de resistencias Hampden 1 Interruptor Cables conectores Conexión del vatímetro Simpson Figura 1. Vatímetro analógico Simpson. Alimentación La alimentación de la fuente debe conectarse, para cada uno de los casos a los terminales que indican 15 A o 3 A de la parte superior derecha del panel de conexiones, según los cálculos efectuados. Conexión a la carga De la parte inferior derecha del panel, indicado con la letra A, con signos positivo y negativo adelante, se procede a hacer la conexión a la carga, según lo indica el diagrama del circuito. Puente Para conectar el vatímetro se procede a pasar un cable de las terminales marcadas como 15 A o 3 A a las terminales marcadas como 300 V o 150 V, según sea la potencia que se desea medir en cada caso y que está indicada 16

17 en la parte superior del panel de conexiones con 300 W, 600 W, 1500 W y 3000 W. Conexión a un punto común La conexión de todos los vatímetros a un punto común llamado punto x en los circuitos se hace desde la parte inferior del multímetro, indicado con la letra V, con signos positivo y negativo adelante. Procedimiento 1. Mida el valor óhmico de la caja de resistencias a efecto de verificar los datos que se indican en este procedimiento. Tabla 1. Valores de resistencia de las cargas utilizadas Delta balanceada Delta desbalanceada Carga Teórico Práctico Carga Teórico Práctico 800 W W W W W W Proceda a realizar las conexiones necesarias para armar el circuito en delta que se muestra en el esquema de conexión. Tenga especial cuidado en la conexión en delta, y por ningún motivo proporcione energía al circuito sin que este haya sido revisado previamente por el profesor. Una mala conexión podría generar altas corrientes en el mismo debido a cortocircuitos. Figura 2. Conexión en delta balanceada y desbalanceada a implementar. 3. Proporcionando una tensión línea a línea de 208 V, obtenga la lectura de corriente, voltaje y potencia, utilizando el método de los 2 y 3 vatímetros. Para utilizar cada uno de los métodos, haga uso del interruptor del circuito, teniendo especial cuidado en que el puente sea hecho correctamente de acuerdo a los valores de potencia que se requieren medir. 17

18 Figura 3. Medición de la potencia de un circuito delta, utilizando dos o tres vatímetros. P 1 P 2 P 3 P 1 P 2 P 1 P 2 P 3 P 1 P 2 Tabla 2. Delta balanceada (Método de los tres vatímetros) Potencia real (W) Potencia exp. (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) Tabla 3. Delta balanceada (Método de los dos vatímetros) Potencia real (W) Potencia exp. (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) Tabla 4. Delta desbalanceada (Método de los tres vatímetros) Potencia real (W) Potencia exp. (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) Tabla 5. Delta desbalanceada (Método de los dos vatímetros) Potencia real (W) Potencia exp. (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) 18

19 Laboratorio 8. Medición de potencia en circuitos trifásicos conexión en estrella Objetivo: Calcular la potencia de un circuito trifásico de corriente alterna con conexión en estrella con cargas balanceadas y cargas desbalanceadas, utilizando los métodos de dos y tres vatímetros, y comprobar los resultados experimentalmente. Equipo requerido: 3 Vatímetros Simpson, modelo Fuente trifásica 1 Caja de resistencias Hampden 1 Interruptor Cables conectores Procedimiento 1. Mida las resistencias de la caja de resistencias a efecto de verificar los valores que se indican en este procedimiento. Tabla 1. Valores de resistencia de las cargas utilizadas Delta balanceada Delta desbalanceada Carga Teórico Práctico Carga Teórico Práctico 800 W W W W W W Proceda a realizar las conexiones necesarias para armar el circuito en estrella que se muestra en el esquema de conexión. Tenga especial cuidado en la conexión en estrella, y por ningún motivo proporcione energía al circuito sin que este haya sido revisado previamente por el profesor. Una mala conexión podría generar altas corrientes en el mismo debido a cortocircuitos. Figura 1. Conexión en estrella balanceada y desbalanceada a implementar. 19

20 3. Proporcionando una tensión línea a línea de 208 V, obtener la lectura de corriente, voltaje y potencia, utilizando el método de los 2 y 3 vatímetros. Para utilizar cada uno de los métodos, haga uso del interruptor del circuito, teniendo especial cuidado en que el puente sea hecho correctamente de acuerdo a los valores de potencia que se requieren medir. No conectar el común de los vatímetros con el neutro ya que crea un corto. Figura 2. Medición de la potencia de un circuito estrella balanceado, utilizando dos o tres vatímetros. 4. Para la conexión en estrella desbalanceada se debe instalar la línea a neutro a la carga en estrella y al punto común x. Además, se debe desconectar el interruptor, por cuanto en estrella desbalanceada, por ningún motivo, se debe utilizar el método de los dos vatímetros. P 1 P 2 P 3 Figura 3. Medición de la potencia de un circuito estrella desbalanceado. Tabla 2. Estrella balanceada, método de los tres vatímetros Potencia real (W) Potencia exp (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) Tabla 3. Estrella balanceada, método de los dos vatímetros 20

21 P 1 P 2 P 1 P 2 P 3 Potencia real (W) Potencia exp (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) Tabla 4. Estrella desbalanceada, método de los tres vatímetros Potencia real (W) Potencia exp (W) % de error Corriente (A) Voltaje (V) 21

22 Laboratorio 9. Transformador monofásico Objetivo: Describir el comportamiento de los transformadores Monofásico en sus características de polaridad y de saturación. Equipo requerido: 1 Banco de transformadores Monofásico 1 Multímetro digital Cables conectores Procedimiento: 1. Realice las conexiones indicadas en el siguiente diagrama del transformador Monofásico. Figura 1. Prueba de polaridad H1-H2 con X1-X7. 2. Para probar la polaridad H1 H2 con X1 X7 conectar X1 con H1 y mida la tensión H2 X7 con el voltímetro de corriente alterna. 3. Alimentar a 120 V por X1 X7 sin desconectar el cable X1- H1 y comparar la lectura del voltímetro con la tensión aplicada al primario. Deducir la polaridad H1 H2 y anotarla en la Tabla 1 Bobina Tabla 1. Polaridad H1-H2 con X1-X7 Voltaje del primario (v) Voltaje voltímetro (v) Polaridad del transformador H 1 H 2 4. Cambiar los puntos H1 por H5 y H2 por H3 como se indica en la siguiente figura. Observe la polaridad. 22

23 Figura 2. Prueba de polaridad H3-H5 con X1-X7. 5. Deducir la polaridad H3 H5 y anotarla en la Tabla 2. Bobina H 3 H 5 Voltaje del primario (voltios) Tabla 2. Polaridad H3-H5 con X1-X7 Voltaje voltímetro V (voltios) Polaridad del transformador 6. Modifique el circuito a la configuración que muestra la Figura 3 a efecto de obtener la curva de saturación del transformador. Con los datos obtenidos y anotados en la Tabla 3, construya la curva de tensión en función de la corriente de excitación: V = f(iexc). Figura 3. Saturación del transformador. 7. Varíe el voltaje de alimentación hasta alcanzar un valor máximo de 160 volts, y anote los resultados en la Tabla Construye un gráfico del comportamiento del voltaje del secundario con respecto a la corriente en el primario, de tal forma que se muestre apropiadamente la saturación. 23

24 Tabla 3. Corriente de excitación de acuerdo al voltaje aplicado Voltaje aplicado al primario Voltaje del secundario Corriente de excitación (V) (V) I exc (ma)

25 Laboratorio 10. Regulación de tensión Objetivo: Describir la forma de regular tensión en circuitos Monofásico, utilizando resistencias, inductores y condensadores. Equipo requerido: 1 Banco de transformadores Monofásico 1 Multímetro digital 1 Banco de resistencias 1 Banco de inductores 1 Banco de capacitores Cables conectores Procedimiento 1. Arme el siguiente circuito y ajuste el voltaje V 2 en vacío a 220 V. Figura 1. Circuito de prueba para la regulación de voltaje. 2. Cerrar el interruptor y cargar el circuito con resistencias, aumentando la carga paulatinamente, manteniendo regulada la tensión a 220 V en V 2, acercándose lo mejor posible a la corriente teórica de 2.27 amperios. 3. Una vez logrado esto, proceda a abrir el interruptor y tome la lectura del voltaje del primario. Anote los resultados en la Tabla 1. Tabla 1. Resultados experimentales con carga resistiva V primario (V) V 2 (V) I (ma) Con carga 220 Sin carga 25

26 4. Repita el procedimiento anterior utilizando esta vez una carga inductiva, y anote los resultados en la Tabla 2. Tabla 2. Resultados experimentales con carga inductiva V primario (V) V 2 (V) I (ma) Con carga 220 Sin carga 5. Repita el procedimiento anterior utilizando una carga capacitiva, y anote los resultados en la Tabla 3. Tabla 3. Resultados experimentales con carga capacitiva Vprimario (V) V 2 (V) I (ma) Con carga 220 Sin carga 26

27 Laboratorio 11. Autotransformador y pruebas del transformador Objetivos: Determinar experimentalmente el valor de las pérdidas de los transformadores aplicando las pruebas de corto circuito y circuito abierto a un transformador, con el fin de poder encontrar el equivalente de las pérdidas por rama de magnetización a través de la prueba circuito abierto y el equivalente de las pérdidas en las bobinas con la prueba de corto circuito. Describir el comportamiento de los auto transformadores monofásicos y operando en bancos trifásicos, en lo que se refiere a sus características de transformación. Equipo requerido: 2 Transformadores Monofásicos 1 Vatímetro 2 Voltímetros de corriente alterna (del tablero) 1 Multímetro digital 1 Fuente trifásica (del tablero) Cables conectores 1 Multímetro Fluke Procedimiento Prueba de circuito abierto 1. Se coloca el multímetro digital en la opción de amperímetro para medir la corriente en el primario del transformador, también se conecta un voltímetro para medir la tensión al lado primario del transformador y además se debe conectar un vatímetro al lado primario del transformador, tal como se muestra en el siguiente diagrama de conexión. 27

28 Figura 1. Prueba de circuito abierto. 2. Alimentando el primario con una fuente alterna senoidal y dejando el transformador trabajando en vacío, gradúe la tensión hasta que el voltímetro marque 120 V. 3. Una vez alcanzada esta tensión determine los datos de voltaje, corriente y potencia en los instrumentos anótelos en la Tabla 1. Tabla 1. Prueba de circuito abierto V OC = I OC = P OC = 4. Teniendo los valores de la Tabla 1 proceda, a través del cálculo, a determinar los valores resistencia e inductancia de la rama de magnetización, colocando los resultados en la tabla 2. Tabla 2. Valores de resistencia e inductancia de la rama de magnetización R C = X M = Prueba de corto circuito 1. Se coloca el multímetro digital en la opción de amperímetro para medir la corriente en el primario del transformador, también se conecta un voltímetro para medir la tensión al lado primario del transformador junto con un vatímetro al lado primario del transformador, aparte de eso se debe colocar un cable a ambos lados de las terminales del secundario del transformador H1 a H5 (corto circuito) tal como se muestra en el siguiente diagrama de conexión. 28

29 Figura 2. Prueba de corto circuito. 2. Alimentando el primario con una fuente alterna senoidal incremente el voltaje poco a poco (No se debe alimentar el transformador a tensión nominal en esta prueba, ya que al haber un cortocircuito en el secundario, ocasionaría corrientes excesivas que podrían quemar el transformador) hasta que el amperímetro marque la corriente a plena carga de dicho transformador (Recordar que el transformador es de 500 VA 120/240 V). 3. Una vez alcanzada esta tensión determine los datos de voltaje, corriente y potencia en los instrumentos y anótelos en la Tabla 3. Tabla 3. Prueba de Corto Circuito V SC = I SC = P SC = 4. Teniendo los valores de la Tabla 3 proceda, a través del cálculo, a determinar los valores resistencia e inductancia equivalente de las pérdidas de las bobinas al lado primario del transformador, colocando los resultados en la Tabla 4. Tabla 4. Valores de resistencia e inductancia equivalente de las bobinas del transformador. R eq = X eq = 29

30 Autotransformador 1. Conecte el circuito según se muestra en la figura. Figura 1. Autotransformador utilizando el bobinado secundario. 2. Fije el voltaje entre X1 y X7 en 120 Voltios. Este será el voltaje primario. 3. Mida el voltaje entre X1 y X2 y anotarlos en la Tabla 1. Este el voltaje secundario. Calcular la respectiva relación de vueltas. 4. Repita el pasa anterior para las bobinas secundarias: X1-X3, X1-X4, X1-X5, X1-X6. Tabla 1. Mediciones del autotransformador. Bobina secundaria Voltaje Secundario Relación transformación X1-X2 X1-X3 X1-X4 X1-X5 X1-X6 Conexión trifásica del auto transformador empleado para el arranque de motores trifásicos 1. Armar el circuito según se muestra (circuito empleado arranque motores trifásicos) 30

31 Figura 2. Autotransformador como arranque de motores trifásicos. 2. Recordar que el transformador es de 500 VA, y se usa como devanado primario de X1 a X7 que soporte 120 voltios máximo. La corriente máxima en esta conexión es de 4 amperios. 3. La carga se conecta en delta y se accionan los interruptores para operar a 1000 W por fase. No exceder de 2 amperios en la línea. 4. Medir el voltaje en la línea del secundario (que llegue a la carga). 5. Deducir a qué porcentaje de relación está conectado el secundario del transformador. 6. Puede cambiarse este porcentaje? Cómo puede variarse? Qué efectos se observan con los cambios? 31

32 Laboratorio 12. Conexión de transformadores monofásico en bancos trifásicos Objetivo: Describir el comportamiento de los transformadores Monofásico en bancos trifásicos, en lo que se refiere a sus características de transformación. Equipo requerido: 3 Bancos de transformadores Monofásico 2 Voltímetros de corriente alterna (del tablero) 1 Fuente trifásica (del tablero) Cables conectores Procedimiento 1. Realice las conexiones indicadas en los diagramas de conexión de los diagramas de conexión indicados en cada una de las configuraciones de transformadores Monofásico en bancos trifásicos. Si el primario se conecta en delta utilice los devanados H como primario, si es en estrella utilice los X. Conexión delta delta Conexión delta estrella Conexión estrella estrella Conexión estrella delta Conexión delta abierta delta abierta 2. Lleve el voltaje de línea a 208 V en cada uno de los casos, y observe el voltaje que indica el otro voltímetro. Tabla 1. Medidas de las conexiones trifásicas del experimento. Conexión Delta - Delta Delta Estrella Estrella - Estrella Estrella Delta Delta abierta Delta abierta Voltaje aplicado al primario (V) Voltaje en el secundario de línea (V) 32