Laboratorio de Maquinas Eléctricas, Edificio 4 (CITT). I. OBJETIVOS

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1 Nivel: Departamento: Facultad de Ingeniería. Eléctrica. Materia: Conversión de la Energía Electromecánica I. Docente(s) de Laboratorio: Lugar de Ejecución: Tiempo de Ejecución: Laboratorio de Maquinas Eléctricas, Edificio 4 (CITT). G u í a d e L a b o r a t o r i o N o. 2 b T I T U LO : R e s o l u c i ó n d e Tr a n s f o rm a d o r e s I d e a l e s p o r M e d i o d e M a t l a b I. OBJETIVOS Repasar algunos conceptos básicos para la resolución de circuitos que contienen transformadores: Generador, Impedancia de línea e Impedancia de Carga. Utilizar el programa Matlab para la resolución de problemas básicos de Transformadores. II. INTRODUCCIÓN Durante el transporte de la energía eléctrica se originan pérdidas que dependen de su intensidad. Para reducir estas perdidas se utilizan tensiones elevadas, con las que, para la misma potencia, resultan menores intensidades. Por otra parte es necesario que en el lugar donde se aplica la energía eléctrica, la distribución se efectúe a tensiones más bajas y además se adapten las tensiones de distribución a los diversos casos de aplicación. La preferencia que tiene la corriente alterna frente a la continua radica en que la corriente alterna se puede transformar con facilidad. El transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Esta constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arollamiento de entrada, con independencia si se trata del mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión). El arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de hierro. El núcleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético. En un transformador, el núcleo tiene dos misiones fundamentales: a. Desde el punto de vista eléctrico y esta es su misión principal- es la vía por que discurre el flujo magnético. A través de las partes de la culata conduce el flujo magnético siguiendo un circuito prescrito, de una columna a otra. b. Desde el punto de vista mecánico es el soporte de los arrollamientos que en él se apoyan.

2 Para generar el flujo magnético, es decir, para magnetizar el núcleo de hierro hay que gastar energía eléctrica. Dicha energía eléctrica se toma del arrollamiento de entrada. El constante cambio de magnetización del núcleo de hierro origina pérdidas. Estas pérdidas pueden minimizarse eligiendo tipos de chapa con un bajo coeficiente de pérdidas. El objetivo principal de esta guía es la resolución de problemas de transformadores ideales utilizando el programa Matlab, con lo cual se facilita el cálculo de los parámetros como el voltaje, la corriente y potencias que forman parte del proceso de transformación. III. MATERIALES Y EQUIPO Cantidad 1 Computadora 1 Programa Matlab Descripción IV. PROCEDIMIENTO RESOLUCION DE TRANSFORMADORES IDEALES POR MEDIO DE MATLAB. Un sistema monofásico de potencia consta de un generador de 400V 60Hz que alimenta una carga Zcarga=4+j3Ω a través de una línea de transmisión de impedancia Zlinea=0.18+j0.24Ω. Resuelva las siguientes preguntas acerca de este sistema: a) Si el sistema de potencia es exactamente como se describe en la figura 1 Cuál será el voltaje en la carga? cuáles serán las perdidas en las líneas de transmisión? b) Suponga que un transformador elevador de 10:1 se coloca en el extremo del generador de la línea de transmisión, y un transformador reductor de 1:10 se coloca en el extremo de la carga de la línea ver figura 2 Cuál será el voltaje en la carga? Cuáles serán las pérdidas de transmisión en la línea?

3 SOLUCION. Usando el editor de matlab la secuencia seria de la siguiente manera: a) Para el cálculo del inciso a lo primero que hay que hacer es declarar tus datos de entrada tal como se ilustra en el siguiente cuadro. De tal manera que el procedimiento viene explicado en el mismo cuadro.

4 Anote continución los resultados obtenidos en Matlab: Vcarga1= Angulo= Pérdidas= b) De la misma manera ingresamos los datos en el editor de matlab para el caso de inciso b como se ilustra en el recuadro que se muestra a continuación. Donde el procedimiento de cálculo viene implícitamente en dicho formato.

5 Anote a continuación los resultados obtenidos en Matlab: Vcargaprimap= Angulo= Pprimap= En este pequeño ejemplo hemos podido notar que hay mayor rendimiento en nuestro sistema con transformadores que en el que no tiene, es de ahí la gran importancia de los transformadores en los sistemas actuales.

6 V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS La figura 3 muestra un sistema de potencia sencillo, el cual consta de un generador de 480 V conectado a un transformador ideal de relación 1:10, una línea de transmisión, un transformador ideal de relación 20:1, y una carga. La impedancia de la línea de transmisión es de 20 + j60ω, y la impedancia de la carga es de 10Ð30 Ω. Las bases del sistema se han seleccionado como 480 V y 10 KVA en el generador. Encuentre a) De manera teórica, calcular la potencia suministrada a la carga b) Calcular las pérdidas en la línea de transmisión. Figura 3. Sistema de potencia Para el sistema anterior y utilizando el programa Matlab, encuentre la potencia suministrada a la carga y las pérdidas en la línea de transmisión. Encuentre el porcentaje de error del cálculo teórico con respecto a la solución encontrada usando Matlab. Procedimiento de la guía obtenido de la Tesis: VI. BIBLIOGRAFÍA Nota: Vale aclarar que esta guía tiene un carácter estrictamente académico, sin fines de lucro. Además se ponen los créditos al final de la misma, a manera de agradecer al autor la creación de tan interesante e importante documento. Además: