FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA. SECCIÓN ELÉCTRICA.

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA. SECCIÓN ELÉCTRICA. MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN. SEMESTRE 2014-II 1

2 LABORATORIO DE TRANSFORMADORES. REALIZACIÓN. ING. ANGOA TORRES ANSELMO COLABORACIÓN. ING. GERSENOWIES ROSAS JORGE RICARDO CRUZ CASTILLO ELPIDIO HERNÁNDEZ VANEGAS LUIS ALFONSO RAMÍREZ JUÁREZ RODRIGO ROSALES SALVATORI ISMAEL 2

3 PRESENTACIÓN El manual de prácticas tienen como objetivo principal que el estudiante de IME mediante la experimentación reafirme los conocimientos adquiridos en su clase teórica de Transformadores y motores de inducción, El formato lleva una secuencia la cual consta: Requisitos para tener derecho a realizar la práctica. Objetivos propuestos. Introducción. (SE PROPONEN TEMAS QUE DEBERÁ DESARROLLAR EN UNA CUARTILLA COMO MÍNIMO Y PRESENTAR PREVIO AL INICIO DE LA SESIÓN, ES UN REQUISITO PARA TENER DERECHO A LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA) Cálculos teóricos. Material y equipo requerido. Desarrollo. Cuestionario a resolver. Conclusiones (QUE DEBERÁ REALIZAR CON RESPECTO A LOS CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS). Bibliografía utilizada. Entrega de la práctica para su evaluación. Utilice hojas blancas tamaño carta (no recicladas). Todo debe de contestarse a mano con letra legible. No se evaluará si existen tachaduras, manchas, etc. 3

4 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN ELÉCTRICA LABORATORIO DE: TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN GRUPO: PROFESOR ALUMNO PRÁCTICA 1 PRUEBA DE RESISTENCIA ÓHMICA Y PRUEBA DE POLARIDAD. FECHA DE ELABORACIÓN FECHA DE ENTREGA SEMESTRE 2014-II CALIFICACIÓN 4

5 PRÁCTICA 1 RESISTENCIA ÓHMICA Y PRUEBA DE POLARIDAD. Para tener derecho a la sesión es necesario traer; introducción del tema a desarrollar, en caso de no presentarlos no se permitirá que el alumno realice la práctica. OBJETIVO: Determinar la resistencia óhmica de los devanados del banco de transformadores monofásicos. Conocer la polaridad del transformador. INTRODUCCIÓN: NOTA: Para tener derecho a efectuar la práctica correspondiente, el alumno desarrollará los temas sugeridos, el contenido será mínimo de una cuartilla. TEMAS SUGERIDOS Características del transformador ideal y el transformador real. Clasificación de los transformadores. Polaridad. EQUIPO: Banco de transformadores monofásicos. Cables banana banana. Puente de Wheatstone. 2 multímetros digitales. Multímetro analógico. Fuente de alimentación. DESARROLLO: 1. MEDICIÓN DE RESISTENCIA ÓHMICA, MÉTODO DE PUENTE DE WHEATSTONE. 2. Identifique las partes constructivas del transformador, (núcleo, bobina, herrajes, placa de datos, etc.) tanto en el transformador monofásico como en el trifásico de 5 KVA. 5

6 3. Uso del puente de Wheatstone. Conecte la resistencia que va a medir en las terminales del puente marcadas como Rx. Escoja la escala adecuada en la perilla selectora del multiplicador, según la siguiente tabla. Rx Multiplicador Menor de 10 Ω de 10 a 100 Ω 0.01 de 100 a 1 KΩ 0.1 de 1 KΩ a 10 KΩ 1 de 10 KΩ a 100 KΩ 10 Revise que las demás perillas selectoras se encuentren formando el número 1999 de mayor a menor valor. Presione el Botón BA y después el botón GA sin soltar BA y observe el movimiento de la aguja del galvanómetro. Si la aguja se mueve hacia la dirección marcada con el símbolo + quiere decir que la resistencia que se quiere medir es más grande que lo que marcan las perillas selectoras, aumente entonces los valores de las perillas comenzado por la de más valor, hasta que el galvanómetro quede en la posición cero. En caso contrario que la aguja se mueva hacia el símbolo de quiere decir que el valor de las perillas excede el de la resistencia, por lo que se disminuirá el valor de las perillas hasta que el galvanómetro marque cero. El valor de la resistencia será entonces la multiplicación del valor de las perillas selectoras por el valor de la perilla multiplicadora. 4. Coloque unos cables banana-banana lo suficientemente largos para conectar las terminales del puente de Wheatstone (terminales Rx) con las terminales X 1 - X 2 del transformador bajo prueba T1. 5. Mida el valor resistivo de la bobina. Anote sus resultados en la tabla 1. Tome dos veces más el valor óhmico, obtenga el valor promedio. 6. Desconecte los cables de las terminales X 1 y X 2. 8 Conecte ahora los cables banana-banana con las terminales H 1 y H 2 del transformador bajo prueba. 7. Verifique que el TAP del transformador bajo prueba se encuentre en el número 1. Si no es así gire la perilla selectora hasta llegar al TAP necesario. 9. Repita el punto Con cuidado de no tocar otras partes del transformador, para cada posición de TAP repita el punto 5. 6

7 10. Desconecte los cables banana-banana de las terminales del transformador. 1 a Medición 2 a Medición 3 a Medición Promedio Resistencia del devanado X 1 X 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H TAP 1 TAP 2 TAP 3 TAP 4 TAP 5 TABLA 1 (T 1 ) 11. Repita el procedimiento del punto 4 al 10 para los transformadores T 1 y T 2. Los resultados que obtenga anótelos en la tabla 2 y tabla 3 para cada transformador respectivo. 1 a Medición 2 a Medición 3 a Medición Promedio Resistencia del devanado X 1 X 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H TAP 1 TAP 2 TAP 3 TAP 4 TAP 5 TABLA 2 (T 2 ) 1 a Medición 2 a Medición 3 a Medición Promedio Resistencia del devanado X 1 X 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H 2 Resistencia del devanado H 1 H TAP 1 TAP 2 TAP 3 TAP 4 TAP 5 TABLA 3 (T 3 ) 7

8 11. MEDICIÓN DE RESISTENCIA ÓHMICA CON EL MÉTODO DE CAÍDA DE TENSIÓN. 12. Verifique que el TAP del transformador 1 se encuentre en la posición Conecte el circuito como lo muestra la figura 1. FIGURA Calcule la corriente nominal del transformador para el lado de baja tensión, como para el lado de alta tensión. Revise la placa de datos del transformador si es necesario. IH= IX= 15. La corriente que circulará por los devanados no deberá superar el 15% de la corriente nominal del devanando bajo prueba. Se sugiere que sea de 1 Ampere. 16. Revise que la perilla de la fuente de alimentación esté en cero volts; es decir en la posición extrema anti-horaria. 17. Energice la fuente de alimentación y ajústela muy lentamente hasta que se observe 1 Ampere en el amperímetro. 18. Anote el voltaje al cual se llegó y la corriente con todos los decimales que muestran los instrumentos. I X = V X = 19. Reduzca a cero el voltaje de la fuente y apáguela. 8

9 20. Alambre el circuito de la figura 1 pero ahora usando el devanado de alta tensión. 21. Realice el mismo procedimiento de los puntos 14 al 19, ahora para el lado de alta tensión. Anote los valores de voltaje y corriente a continuación: I H = V H = 22. Repita el mismo procedimiento desde el punto 14 al 21 para los otros 2 transformadores. Verifique que también estén en el TAP 3 y anote a continuación sus resultados: Transformador 2: I X = I H = V X = V H = Transformador 3: I X = I H = V X = V H = 22. Calcule por ley de Ohm la resistencia de los devanados. Llene la tabla 4. Transformador Resistencia Óhmica Devanado de baja T1 R X = Devanado de alta T1 (En TAP 3) R H = Devanado de baja T2 R X = Devanado de alta T2 (En TAP 3) R H = Devanado de baja T3 R X = Devanado de alta T3 (En TAP 3) R H = TABLA 4 9

10 PRUEBA DE POLARIDAD POR EL MÉTODO DE IMPULSO INDUCTIVO DE C-D. 23. Revise que el transformador bajo prueba se encuentre en el TAP Arme el circuito como el de la figura 2. Use en este circuito el vóltmetro analógico (escala de 2.5 V c-d) y el multímetro digital en la función de amperímetro de C-D (escala de 10 A c-d) FIGURA Revise que la perilla de la fuente de voltaje se encuentre en cero volts, es decir, en la posición extrema anti-horaria. 26. Energice la fuente de alimentación y ajuste el voltaje hasta que el amperímetro marque 1 Ampere. Mientras esto sucede observe el sentido de la flexión de la aguja del vóltmetro analógico. Hacía que lado se mueve? R Tal cual como conectó los cables del vóltmetro analógico páselos al lado de baja tensión del transformador. 28. Mirando la aguja del vóltmetro desenergice la fuente de alimentación y revise hacia qué dirección se movió la aguja (derecha o izquierda). Anótelo:. 29. Si la aguja se flexiona en el mismo sentido para las dos mediciones hechas entonces quiere decir que el transformador tiene polaridad aditiva. Si la aguja se flexiona en sentidos contrarios para los dos casos quiere decir que el transformador tiene polaridad sustractiva. 30. Regrese la perilla de voltaje de la fuente de alimentación a cero volts. 31. Realice los puntos desde el 29 al 30 para los dos transformadores restantes. Llene la tabla 5. 10

11 Transformador T1 T2 T3 Movimiento de la aguja, 1 a medición TABLA 5 Movimiento de la aguja, 2 a medición Tipo de polaridad. 32. Ponga en la posición OFF el voltmetro analógico. 33. PRUEBA DE POLARIDAD POR EL MÉTODO DE CORRIENTE ALTERNA. Si V 2 > V 1 Polaridad aditiva Si V 2 < V 1 Polaridad sustractiva 34. Revise que el transformador bajo prueba se encuentre en el TAP Arme el circuito como el de la figura 3, que se muestra a continuación. Note cómo un cable une la terminal designada como X 1 con la terminal designada como H 1. FIGURA Coloque la perilla de la fuente de alimentación en el sentido anti-horario para tener 0 volts. 37. Energice la fuente de alimentación y ajuste el vóltmetro (V 1 ) hasta obtener 100 V a-c. 38. Tome las mediciones de los dos voltímetros y anótelas con todos los decimales: V 1 = V 2 = 39. Reduzca a cero el voltaje de alimentación y desenergice la fuente de alimentación. 11

12 40. De acuerdo con los valores vistos en los voltímetros, el transformador tiene polaridad aditiva o sustractiva? R Realice los mismos pasos desde el punto 34 al 39 para los otros dos transformadores. Llene la tabla 6. Transformador V 1 V 2 Tipo de polaridad. T1 T2 T3 TABLA 6 CUESTIONARIO: 1. Explique el principio de funcionamiento del transformador ideal. 2. Mencione el funcionamiento y clasificación de las partes activas del transformador de potencia. 3. Mencione el funcionamiento y clasificación de las partes auxiliares de un transformador de potencia. 4. Indique por lo menos tres formas de clasificar al transformador de potencia 5. Por qué es importante medir la resistencia óhmica de los devanados del transformador? 6. Qué factores afectan a la medición de la resistencia óhmica? 7. De los métodos utilizados, cuál es más exacto y por qué? 8. Corrija El valor de la resistencia óhmica por temperatura, considerando una temperatura ambiente de 23ᵒC y una temperatura de operación a 70ᵒC con los valores promedios de las mediciones de la tabla 1, 2 y Por qué es importante llevar a cabo la prueba de polaridad en los transformadores? 10. Se lleva el mismo procedimiento para monofásicos y trifásicos, por qué? 11. Qué métodos existen? 12. Por qué se da la deflexión de la aguja del multímetro analógico al desenergizar el devanado primario en la prueba de impulso inductivo? 13. Por qué el de voltaje en V 2 puede ser mayor o menor que V 1, en la prueba de corriente alterna? 14. Explique de qué otras maneras podemos determinar la polaridad de un transformador de potencia? CONCLUSIONES: BIBLIOGRAFIA (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión.edu o de sociedades reconocidas) 12

13 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN ELÉCTRICA LABORATORIO DE: TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN GRUPO: PROFESOR ALUMNO PRÁCTICA 2 RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN CONEXIONES SERIE Y PARALELO. FECHA DE ELABORACIÓN FECHA DE ENTREGA SEMESTRE 2014-II CALIFICACIÓN

14 PRÁCTICA 2 RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN CONEXIONES SERIE Y PARALELO. Para tener derecho a la sesión es necesario traer; introducción del tema a desarrollar, en caso de no presentarlos no se permitirá que el alumno realice la práctica. OBJETIVO: Determinar la relación de transformación del banco de transformadores monofásicos. Usar la polaridad del transformador para realizar conexiones serie o paralelo y observar su comportamiento. INTRODUCCIÓN: NOTA: Para tener derecho a efectuar la práctica correspondiente, el alumno desarrollará los temas sugeridos, el contenido será mínimo de una cuartilla. TEMAS SUGERIDOS Métodos de obtención de la relación de transformación. Características de las conexiones serie y paralelo de transformadores monofásicos. EQUIPO: Banco de transformadores monofásicos. Cables banana - banana. 2 multímetros digitales. Fuente de voltaje V a.c

15 DESARROLLO: 1. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN POR EL MÉTODO DE LOS DOS VOLTÍMETROS. 2. Verifique que el TAP del transformador que se va a usar se encuentre en la posición Arme el circuito que se muestra en la figura 1. FIGURA 1 4. Verifique que la fuente de alimentación se encuentre en cero volts, girando la perilla en el sentido anti-horario. 5. Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación a 30 Volts de c-a en el devanado de baja tensión y anote el voltaje obtenido en el lado de alta tensión, V H, en la tabla Varíe el voltaje de alimentación según la tabla 1, anotando sus resultados en la misma. V x TABLA 1 V H 7. Reduzca a cero el voltaje y apague la fuente de alimentación. 8. Intercambie los voltímetros de posición, es decir, el voltímetro que midió el lado de baja ahora medirá el lado de alta y viceversa. 9. Energice la fuente de alimentación y ajústela a 30 Volts de c-a en el lado de baja tensión. Anote el voltaje obtenido en el lado de alta tensión en la tabla 2.

16 10. Varíe el voltaje de alimentación según la tabla 2, anotando sus resultados en la misma. V x TABLA 2 V H 11. Reduzca el voltaje a cero y apague la fuente de alimentación. 12. Obtenga el promedio de los voltajes medidos para cada renglón de la tabla 1 con la correspondiente de la tabla 2. Con ese voltaje promedio, obtenga la relación de transformación para cada caso. Llene la tabla 3 con sus resultados. V X Promedio de voltajes de V H α TABLA Son aproximadamente iguales la relación de transformación a diferentes niveles de voltaje? 14. Por qué? 15. Con los datos de la tabla, obtenga el valor promedio de la relación de transformación. α (promedio) 16. Calcule la relación de transformación con los valores nominales de voltaje que se indican en la placa. α (placa de datos del T.) 17. Compare los resultados del punto 15 y 16

17 18. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN CON UN TRANSFORMADOR PATRÓN. NOTA: El transformador que se usó en la sección anterior se convertirá en el transformador patrón. 19. Verifique que los transformadores se encuentren en el TAP Haga la conexión de los transformadores como se muestra en la figura 2. Transformador patrón Transformador de prueba FIGURA 2 21 Verifique que la fuente de alimentación se encuentre en cero volts, es decir, que la perilla esté en su posición extrema anti-horaria. 22. Energice la fuente de alimentación y ajústela a 100 Volts de c-a. 23. Tome la lectura del voltímetro y anótela: V X = V a-c 24. El transformador de prueba, tiene la misma relación de transformación que el transformador patrón? Por qué? 25. Reduzca a cero el voltaje de alimentación y apague.

18 26. Realice los mismos pasos del punto 20 al 22 con el transformador restante. 27. Tome la lectura del voltímetro y anótela: V X = V a-c 28. El transformador de prueba, tiene la misma relación de transformación que el transformador patrón? Por qué? 29. VERIFICACIÓN DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN RESPECTO DE LOS TAPS. NOTA: El transformador que se usó en la sección anterior como transformador patrón se usará en esta sección. 30. Realice la conexión de la figura 3, que se muestra a continuación. FIGURA Verifique que la fuente de alimentación se encuentre en cero volts, es decir, que la perilla esté en su posición extrema anti-horaria. 32. Coloque el transformador bajo prueba en el TAP Energice la fuente de alimentación y ajústela a 100 Volts de c-a. 34. Tome las lecturas tanto de V X como de V H. Anote sus resultados en la tabla Reduzca el voltaje a cero volts y apague la fuente de alimentación. 36. Cambie al TAP siguiente y repita los pasos 33 al 35 hasta completar los TAPS.

19 Posición de TAP V X V H α TABLA 4 Calcule la variación en porcentaje, entre los voltajes medidos entre los Tap s consecutivos. Tap 1-2 Tap 2-3 Tap 3-4 Tap 4-5 CONEXIÓN DE LOS TRANSFORMADORES EN SERIE-SERIE. 37 Verifique que los tres transformadores monofásicos se encuentren en el TAP Arme el circuito que se muestra a continuación (figura 4). V1 T1 V3 V2 T2 V4 V6 T3 V5 FIGURA 4

20 39. Ponga la fuente de alimentación en cero volts girando la perilla en sentido anti-horario. 40. Energice la fuente de alimentación y ajústela a 100 Volts de c-a. 41. Mida los voltajes tanto en el lado de baja como en el lado de alta según lo muestra la figura 4, anótelos en la tabla 5 Voltaje de entrada V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 TABLA Reduzca a cero el voltaje de alimentación y apague la fuente de alimentación. Comente sus resultados. CONEXIÓN DE LOS TRANSFORMADORES EN SERIE-PARALELO. 5.2) Arme el circuito que se muestra a continuación (figura 5). V2 T1 V4 V3 T2 V5 V1 T3 V6 FIGURA 5

21 5.3) Ponga la fuente de alimentación en cero volts girando la perilla en sentido anti-horario. 5.4) Energice la fuente y ajústela a 100 Volts de c-a. 5.5) Mida los voltajes tanto en el lado de baja como en el lado de alta según lo muestra la figura 5, anótelos en la tabla 6. Voltaje de entrada V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 TABLA 6 5.6) Reduzca a cero el voltaje y apague la fuente de alimentación. Comente sus resultados. 6) CONEXIÓN DE LOS TRANSFORMADORES EN PARALELO-PARALELO. 6.1) Verifique que los tres transformadores monofásicos se encuentren en el TAP ) Arme el circuito que se muestra en la figura 6. FIGURA 6

22 6.3) Ponga la fuente de alimentación en cero volts girando la perilla en sentido anti-horario. 6.4) Energice la fuente y ajústela a 100 Volts de c-a. 6.5) Mida los voltajes tanto en el lado de baja como en el lado de alta según lo muestra la figura 6, anótelos en la tabla 7. Voltaje de entrada V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 TABLA 7 6.6) Reduzca a cero el voltaje de alimentación y apague la fuente de alimentación. Comente sus resultados. 7) CONEXIÓN DE LOS TRANSFORMADORES EN PARALELO-SERIE. 7.1) Verifique que los tres transformadores monofásicos se encuentren en el TAP ) Arme el circuito que se muestra a continuación (figura 7). V1 V4 V2 V5 V6 V3 FIGURA 7

23 7.3) Ponga la fuente de alimentación en cero volts girando la perilla en sentido anti-horario. 7.4) Energice la fuente y ajústela a 100 Volts de c-a. 7.5) Mida los voltajes tanto en el lado de baja como en el lado de alta según lo muestra la figura 7, anótelos en la tabla 8 Voltaje de entrada V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 TABLA 8 7.6) Reduzca a cero el voltaje de alimentación y apague la fuente de alimentación. Comente sus resultados. CUESTIONARIO: 1. Qué otros métodos existen para obtener la relación de transformación de un transformador monofásico? 2. Cómo se obtiene la relación de transformación en los transformadores trifásicos? 3. Cuál es la función del cambiador de derivaciones (TAP)? 4. Qué reglas deben de seguirse para conectar transformadores en; serie-serie, serie-paralelo, paralelo-paralelo y paralelo-serie? 5. Menciones algunas aplicaciones para los arreglos serie-serie, serie-paralelo, paralelo-paralelo y paralelo-serie CONCLUSIONES:

24 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN ELÉCTRICA LABORATORIO DE: TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN. GRUPO: PROFESOR ALUMNO PRÁCTICA 3 Ensayo de circuito abierto y corto circuito del transformador. FECHA DE ELABORACIÓN FECHA DE ENTREGA SEMESTRE 2014-II CALIFICACIÓN

25 PRACTICA 3 ENSAYO DE CIRCUITO ABIERTO Y CORTO CIRCUITO DEL TRANSFORMADOR Para tener derecho a la sesión es necesario traer; introducción del tema a desarrollar, en caso de no presentarlos no se permitirá que el alumno realice la práctica. OBJETIVO: Determinar las pérdidas en el núcleo y en el cobre de un transformador monofásico. Obtener la curva de saturación del transformador. Realizar el diagrama equivalente del transformador bajo prueba. INTRODUCCIÓN: NOTA: Para tener derecho a efectuar la práctica correspondiente, el alumno desarrollará los temas sugeridos, el contenido será mínimo de una cuartilla. TEMAS SUGERIDOS Importancia del ensayo de vacío y de corto circuito en los transformadores trifásicos. Circuitos equivalentes del transformador. Impedancia del transformador. EQUIPO: Banco de transformadores monofásicos. Cables banana-banana. Wattmetro monofásico. 2 Multímetros digitales. Amperímetro de gancho. Fuente de alimentación. DESARROLLO: Prueba de circuito abierto 1. Verifique que el TAP del transformador se encuentre en la posición Arme el circuito que se ilustra en la figura 1, utilice un multímetro digital para medir la corriente de circuito abierto en la escala de 0-10 Amperes. FIGURA 1

26 3. Verifique que la perilla de la fuente de alimentación se encuentre en 0 volts girándola en sentido anti horario. 4. Compruebe que la bobina de voltaje se encuentre conectado en el borne de 150 Volts del wattmetro monofásico si no es así, colóquelo. 5. Energice el circuito con la fuente de alimentación hasta tener 20 V c-a, en el voltímetro V o. 6. Registre la corriente y la potencia que indican sus dispositivos de medición en la tabla 1 (la potencia que indica el wattmetro se debe de multiplicar por 0.4 para obtener la potencia real que consume el transformador). 7. Incremente el voltaje de acuerdo a la tabla 1, y tome las lecturas correspondientes. Lectura 1 V o a-c (Volts) I o a-c (Amp.) P fe (Watt) TABLA 1 8. Reduzca a cero el voltaje de la fuente de alimentación y apáguela. Prueba de corto circuito. PRECAUCIÓN. En esta prueba se medirán corrientes altas, realice el procedimiento tal como se indica a continuación. Si por algún motivo hay un cable que se suelte inmediatamente apague la fuente de alimentación. de un conector 9. Calcule las corrientes nominales del transformador que se someterá a la prueba (T 3 ). I X = I H = 10. Verifique que los transformadores T 2 y T 3 tengan el TAP en la posición Coloque el conductor de la bobina de voltaje en 75 Volts del wattmetro monofásico. 12. A partir de este momento no toque ni se coloque cerca de los transformadores. 13. Coloque la perilla de la fuente de alimentación en cero volts girando la perilla de ajuste en el sentido anti horario. 14. Arme el circuito de la figura 2, en esta prueba se ocupará un amperímetro de gancho. Nota: La fuente de alimentación proporciona 5 amperes, por este motivo se utiliza el T 2 como elevador de corriente. El transformador sometido a la prueba de corto circuito es el T 3

27 . Figura El cable para I x debe ser un calibre adecuado para manejar la corriente cercana a 40 A (use dos cables cortos trenzados). 16. Auxíliese de un compañero o del profesor para realizar las mediciones de corriente. 17. Coloque el amperímetro de gancho en el conductor que cortocircuita X 1 y X 2 como se muestra en la figura Conecte la fuente de alimentación y varíe lentamente el voltaje hasta que I X alcance el primer valor indicado en la tabla 2, realice las mediciones que se solicitan. Las lecturas de potencia tomadas con el wattmetro monofásico deberán ser multiplicadas por el factor de corrección 0.2. lectura I x I k V cc I cc P cc TABLA 2 CUESTIONARIO 1. Para qué se realiza la prueba de circuito abierto en el transformador? 2. Cómo se compone las pérdidas en el hierro? 3..- En función de los valores nominales (lectura 7) de la tabla 1 calcule; admitancia (Y 0 ), susceptancia (B 0 ), conductancia (G 0 ), corriente de magnetización (I m ), la corriente del hierro (I fe ) y el factor de potencia en circuito abierto.

28 4. Grafique usando una escala adecuada la curva de saturación del núcleo, según los datos de la tabla Para qué se realiza la prueba de corto circuito? 6. En función de los valores nominales (lectura 5) de la tabla 2 calcule; a) La impedancia equivalente referida al primario, resistencia equivalente referida al primario, reactancia equivalente referida al primario y el factor de potencia en corto circuito. b) La impedancia equivalente referida al secundario, resistencia equivalente referida al secundario, reactancia equivalente referida al secundario y el factor de potencia en corto circuito. 7. Con los resultados en los puntos 5 y 6 dibuje: a) el circuito equivalente aproximado referido al primario. b) El circuito equivalente referido al secundario. 8. Calcule la regulación de voltaje a plena carga con un factor de potencia de 0.8 en atraso 9. Cuál es la eficiencia del transformador a plena carga con un factor de potencia de 0.8 en atraso? 10. Dibuje el diagrama fasorial 11. Realice los puntos 8 y 9 para un factor de potencia unidad y un factor de potencia de 0.8 en adelanto. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

29 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN ELÉCTRICA LABORATORIO DE: TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN. GRUPO: PROFESOR ALUMNO PRÁCTICA 4 Conexiones trifásicas y desplazamiento angular. FECHA DE ELABORACIÓN FECHA DE ENTREGA SEMESTRE 2014-II CALIFICACIÓN ING. ANGOA TORRES ANSELMO CON LA COLABORACIÓN DE ING. GERSENOWIES ROSAS JORGE RICARDO AYUDANTES ROSALES SALVATORI ISMAEL CRUZ CASTILLO ELPIDIO MEDINA MORALES OSCAR ALAN RAMÍREZ JUÁREZ RODRIGO

30 PRACTICA 4 CONEXIONES TRIFÁSICAS Y DESPLAZAMIENTO ANGULAR. Para tener derecho a la sesión es necesario traer; introducción del tema a desarrollar, en caso de no presentarlos no se permitirá que el alumno realice la práctica. OBJETIVO: Conocer los tipos de conexiones básicas trifásicas. Secuencia fases Observar el defasamiento angular para conexiones delta-delta, delta-estrella, estrell-estrella y estrelladelta. INTRODUCCIÓN: NOTA: Para tener derecho a efectuar la práctica correspondiente, el alumno desarrollará los temas sugeridos, el contenido será mínimo de dos cuartillas. TEMAS SUGERIDOS Características de las conexiones delta-estrella, estrella-delta, estrella-estrella y delta-delta en los transformadores. Importancia de la secuencia de fases Desplazamiento angular 0º y 30º Ventajas y desventajas de usar un transformador trifásico o banco de transformadores monofásicos. Usos de las conexiones trifásicas para transmisión y distribución. EQUIPO: Banco de transformadores monofásicos. Cables banana-banana. 2 Multímetros digitales. Fuente de alimentación. Secuenciómetro DESARROLLO: Conexión Delta Delta. Nota. Durante el desarrollo se utilizaran los subíndices 1, 2, y 3 para indicar fase y 0 para indicar neutro. 1. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.

31 FIGURA Coloque el TAP esté en la posición 3. No mueva el TAP durante el desarrollo de la práctica. 3. Ponga la perilla de la fuente en 0 volts, esto es, en la posición extrema anti horario. 4. Conecte el lado de baja tensión a la fuente de alimentación trifásica variable y ajuste a 127 V a-c. 5. Mida ahora los voltajes en el lado de baja y alta tensión: V X1-X2 = V X2-X3 = V X1-X3 = V H1-H2 = V H2-H3 = V H1-H3 = 6. Regrese el voltaje a cero y apague la fuente de alimentación. NO DESARME EL CIRCUITO. Cuáles voltajes medidos en el lado de baja y alta tensión son de línea, de fase o de línea y de fase? Por qué? Secuencia de fases.

32 7. Conecte el secuenciómetro a las terminales de baja tensión del transformador (en el orden A B C, o R S T) y anote la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: 8. Desconecte el secuenciómetro del lado de baja tensión y conéctelo en el mismo orden en el lado de alta tensión respectivamente. 9. Anote el sentido de la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: Cómo son los sentidos de rotación de alta y baja tensión? Desplazamiento Angular. 10. Conecte un cable en las terminales X 1 H 1, como se muestra en el circuito de la figura 2. FIGURA Una vez conectado el cable encienda la fuente y ajústela a 100 V a-c entre las terminales X 1 y X Realice las siguientes mediciones de voltaje. V H2-X2 : V H3-X2 : V H1-H2 : V H2-X3 : V H3-X3 : Realice las siguientes comparaciones.

33 Se cumple? Si No V H2-X3 = V H3-X2 V H2-X2 < V H1-H2 V H2-X2 = V H3-X3 V H2-X2 < V H2-X3 TABLA 1. Si se cumplen las comparaciones de la tabla 1, cual es el desplazamiento angular que se tiene? (si no se cumplen las comparaciones, realice el experimento nuevamente). Respuesta: Conexión Estrella-Delta. 13. Arme el circuito de la figura 3. FIGURA Coloque la perilla de la fuente en 0 volts esto es, en la posición extrema anti horario. 15. Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 208 V a-c. 16. Mida los voltajes en el lado de alta y baja tensión. V H1-H2 = V H2-H3 = V H1-H3 =

34 V X1-X2 = V X2-X3 = V X1-X3 = V X1-X0 = V X2-X0 = V X3-X0 = 17. Reduzca el voltaje a 0 volts de la fuente y apáguela. NO DESARME EL CIRCUITO. Cuáles voltajes medidos en el lado de baja y alta tensión son de línea, de fase o de línea y de fase? Por qué? Secuencia de fases. 18. Conecte el secuenciómetro a las terminales de baja tensión del transformador (en el orden A B C, o R S T) y anote la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: 19. Desconecte el secuenciómetro del lado de baja tensión y conéctelo en el mismo orden en el lado de alta tensión respectivamente. 20. Anote el sentido de la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: Cómo son los sentidos de rotación de alta y baja tensión? Desplazamiento Angular 21. Arme el circuito de la figura 4, conecte un cable en las terminales X 1 H 1.

35 FIGURA Una vez conectado el cable encienda la fuente y ajústela a 100 V a-c entre las terminales X 1 y X 2, midiéndolo con el multímetro. 23. Realice las siguientes mediciones de voltaje. V H3-X2 : V H3-X3 : V H1-H3 : V H2-X2 : V H2-X3 : Haga las siguientes comparaciones: TABLA 2 Si se cumplen las comparaciones de la tabla 2, cuál es el desplazamiento angular que se tiene? (si no se cumplen las comparaciones, realice el experimento nuevamente). Respuesta: V H2-X2 = V H3-X3 V H3-X2 < V X1 H1-H3 V H2-X2 < V H2-X3 V H2-X2 = V H1-X3 Se cumple? si no

36 Conexión Y-Y 24. Arme el circuito de la figura 5. FIGURA Verifique que la perilla de la fuente se encuentra en 0 volts, esto es, en la posición extrema anti horario. 27. Conecte el lado de baja tensión a la fuente de alimentación y ajústelo a 208 V a-c (voltaje de línea) para obtener un voltaje nominal en los devanados X 1 - X 2 y mida el voltaje. 28. Tome las siguientes lecturas de voltaje con un multímetro para el lado de baja tensión. V X1-X2 = V X2-X3 = V X3-X1 = V X1-X0 = V X2-X0 = V X3-X0 = 29. Mida ahora los voltajes de alta tensión. V H1-H2 = V H2-H3 = V H3-H1 = V H1-H0 = V H2-H0 = V H3-H0 = 30. Reduzca el voltaje a 0 volts de la fuente y apáguela. NO DESARME EL CIRCUITO.

37 Cuáles voltajes medidos en el lado de baja y alta tensión son de línea, de fase o de línea y de fase? Por qué? Secuencia de fases. 31. Conecte el secuenciómetro a las terminales de baja tensión del transformador (en el orden A B C, o R S T) y anote la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: 32. Desconecte el secuenciómetro del lado de baja tensión y conéctelo en el mismo orden en el lado de alta tensión respectivamente. 33. Anote el sentido de la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: Cómo son los sentidos de rotación de alta y baja tensión? Desplazamiento Angular 34. Conecte un cable en las terminales X 1 H 1 como se muestra en la figura 6. FIGURA 6.

38 35. Una vez conectado el cable encienda la fuente y ajústela a 100 V a-c entre las terminales X 1 y X 2, midiéndolo con el multímetro. 36. Realice las siguientes mediciones de voltaje. V H2-X2 : V H3-X2 : V H1-H2 : V H2-X3 : V H3-X3 : 37. Realice las siguientes comparaciones: V H2-X3 = V H3-X2 V H2-X2 < V H1-H2 V H2-X2 = V H3-X3 V H2-X2 < V H2-X3 TABLA 3. Se cumple? Si se cumplen las comparaciones de la tabla 3, cuál es el desplazamiento angular que se tiene? (si no se cumplen las comparaciones, realice el experimento nuevamente). Si no Respuesta: Conexión Delta Estrella 38. Arme el circuito de la figura 7. FIGURA 7.

39 39. Verifique que la fuente de alimentación este en 0 volts. 40. Conecte la fuente de alimentación al de lado de baja tensión y ajústelo a 127 V a-c (voltaje de línea). 41. Tome las siguientes lecturas de voltaje con un multímetro para el lado de baja tensión y para el lado de alta tensión. V X1-X2 = V X2-X3 = V X3-X1 = 42. Mida ahora los voltajes en el lado de alta: V H1-H0 = V H2-H0 = V H3-H0 = V H1-H2 = V H2-H3 = V H3-H1 = 43. Reduzca el voltaje de alimentación a 0 volts y apáguela. NOTA: NO DESARME EL CIRCUITO. Cuáles voltajes medidos en el lado de baja y alta tensión son de línea, de fase o de línea y de fase? Por qué? Secuencia de fases. 44. Conecte el secuenciómetro a las terminales de baja tensión del transformador (en el orden A B C, o R S T) y anote la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: 45. Desconecte el secuenciómetro del lado de baja tensión y conéctelo en el mismo orden en el lado de alta tensión respectivamente. 46. Anote el sentido de la dirección de rotación del instrumento. Sentido de rotación: Cómo son los sentidos de rotación de alta y baja tensión?

40 Desplazamiento angular 47. Conecte un cable en las terminales X 1 H 1.como se muestra en la figura 8. FIGURA Una vez conectado el cable encienda la fuente y ajústela a 100 V a-c entre las terminales X 1 y X 2, midiéndolo con el multímetro. 49. Realice las siguientes mediciones de voltaje. V H3-X2 : V H3-X3 : V H1-H3 : V H2-X2 : V H2-X3 : Haga las siguientes comparaciones: V H2-X2 = V H3-X3 V H3-X2 < V H1-H3 V H2-X2 < V H2-X3 V H2-X2 = V H1-X3 TABLA 4 Se cumple? Si se cumplen las comparaciones de la tabla 4, cuál es el desplazamiento angular que se tiene? (si no se cumplen las comparaciones, realice el experimento nuevamente). Respuesta: Si no

41 Cuestionario 1. Calcule la relación de transformación para cada conexión utilizando los voltajes de línea de los puntos 5, 16, 28 y 42 respectivamente. 2. Se encuentran balanceados las conexiones del punto 1?, por que?. 3. Con los datos de alta y baja tensión del transformador monofásico y con una secuencia a-b-c, calcule los voltajes de línea y de fase para las conexiones delta-delta, estrella-delta, estrella-estrella y estrella-delta. Compare sus resultados con los valores medidos para cada conexión. 4. Cuál es la potencia trifásica que puede entregar el banco de transformadores? 5. Utilizando la potencia trifásica del punto 3, Cuál es la corriente de línea y de fase que se tiene en cada conexión? 6. Cuál es la importancia de conocer la secuencia de fases en los transformadores trifásicos? 7. Cuál es la importancia de la prueba de desplazamiento angular? Conclusiones Bibliografía

42 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN ELÉCTRICA LABORATORIO DE: TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN GRUPO: PROFESOR ALUMNO PRÁCTICA 5 MOTOR JAULA DE ARDILLA FECHA DE ELABORACIÓN FECHA DE ENTREGA SEMESTRE 2014-II CALIFICACIÓN 1

43 PRACTICA 5 MOTOR TRIFÁSICO JAULA DE ARDILLA OBJETIVO: Identificar las partes constructivas del motor jaula de ardilla. Observar las características de Operación en conexión delta y estrella. Realizar las curvas par-velocidad, par-corriente, par-potencia Analizar el deslizamiento y la eficiencia del motor. INTRODUCCIÓN: Nota: Para tener derecho a efectuar la practica correspondiente, el alumno desarrollara los temas sugeridos, el contenido será mínimo 2 cuartillas. TEMAS SUGERIDOS Partes que integran un motor trifásico jaula de ardilla. Principio y funcionamiento del motor de inducción. Deslizamiento y eficiencia del motor. MATERIAL Y EQUIPO Fuente de alimentación Motor trifásico jaula de ardilla (3), seccionado, Siemens y LAB-VOLT Electrodinamómetro Multímetro digital Amperímetro de Gancho Secuenciómetro Wattmetro trifásico Desarrollo Partes constructivas 1. Observe la estructura seccionada del motor jaula de ardilla. 2. Describa la estructura de los siguientes elementos : Carcasa: Estator: Devanado del estator 2

44 Rotor: Flecha Tapas: Porta chumaceras: Baleros: Identificación de devanados 3. Use el motor jaula de ardilla color naranja sin colocarlo en la consola LAB-VOLT. 4. Anote los valores de placa. 5. Identifique los Devanados del motor, midiendo continuidad entre cada uno de ellos. Terminal y Terminal y Terminal y Terminal y Terminal y Terminal y 6. Una vez ya identificados los devanados, realice la conexión Y del motor como se muestra en la figura Figura De los datos de placa, cuál es el voltaje de alimentación que se requiere para esta conexión? 3

45 8. La fuente de alimentación LAB VOLT, puede suministrar ese voltaje? 9. Arme el circuito que se muestra en la figura Figura De los datos de placa, cuál es el voltaje de alimentación que se requiere para esta conexión? 11. La fuente de alimentación LAB VOLT, puede suministrar ese voltaje? 12. Coloque el motor en la consola LAB-VOLT. 13. Conecte el circuito que se muestra en la figura 3. 4 A Volts 5 A Volts A Figura Encienda la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta llegar a 208 v a-c, tome las lecturas de voltaje y corriente. V 1-2 : V 2-3 : V 3-1 : I L1 : I L2 : I L3 : 15. Regrese a 0 V a-c la perilla de voltaje y apague la fuente. Características del motor Jaula de Ardilla LAB-VOLT. 16. Dibuje las bobinas con sus datos nominales. Bobina Bobina 4

46 Bobina 17. Arme el circuito que se muestra en la figura 4. 4 A Volts A Volts 6 A Figura Encienda la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta llegar 120 V a-c tome las lecturas de voltaje y corriente que se le soliciten. V 1-4 : V 2-5 : V 3-6 : I L1 : I L2: I L3: 19. Regrese a 0 V a-c la perilla de voltaje y apague la fuente. 20. Calcule el voltaje y la corriente de línea promedio. I L : V L : 21. Arme el circuito que se muestra en la figura 5. 4 A Volts Volts 6 A A 2 3 Figura Encienda la fuente de alimentación y auméntela gradualmente el voltaje hasta llegar a 208 V a-c, tome las lecturas de voltaje y corriente correspondiente: 5

47 V 1-2 : V 2-3 : V 3-4 : I 1 : I 2 : I 3 : 23. Regrese a 0 V a-c la perilla de voltaje y apague la fuente. 24. Calcule el voltaje y la corriente de línea promedio? V L = I L = 25. Compare los voltajes y corrientes de línea de las conexiones delta y estrella. Escriba sus comentarios: 26. Conecte el secuenciómetro con la notación A,B,C en las terminales 1,2 y 3 del motor. Encienda la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta llegar a 208 Va-c. Que sentido gira el rotor? 27. Intercambie 2 de 3 fases de la fuente alimentación repita el punto anterior. Que sentido de giro tiene el rotor? 28. Regrese a 0 V a-c la perilla de voltaje y apague la fuente. 29. Arme el siguiente circuito que se muestra en la figura 6, utilizando la conexión estrella de la figura 5. 4 A Volts V ac W 1 W Volts 6 5 A 2 A 3 Figura Acople el motor al electrodinamómetro por medio de la banda. Encienda la fuente de alimentación y ajústela a 208 V a-c (mantenga este voltaje durante todo el proceso), si el motor gira en sentido anti horario regrese a cero volts e intercambie dos de las tres fases de alimentación y vuelva a ajustar a 208 volts. Tome los datos que se solicitan en la tabla 1. Nota. Considere el signo de cada lectura de wattmetro. 6

48 T (lb-in) I 1 (A) I 2 (A) I 3 (A) I prom. (A) S (RPM) W 1 W Tabla Coloque la perilla de voltaje en 0 volts y apague la fuente. Prueba a rotor bloqueado. 32. Arme el circuito que se muestra en la figura 7, utilizando nuevamente la conexión estrella de la figura 5. 1 A 208 Volts Volts 3 Figura Coloque la perilla del electrodinamómetro en la posición extrema del sentido horario. La posición que se puso la perilla es para tener todo el par. 34. Antes de energizar considere; La prueba no debe durar más de tres segundos, la corriente a medir es el pico. Realice las mediciones lo más pronto posible, auxíliese de sus compañeros o profesor. 35. Encienda la fuente de alimentación y tome las lecturas de corriente y par lo más rápido posible. I arranque A T arranque lb-in Apague la fuente de alimentación. 7

49 Nota: La Potencia trifásica de entrada es La potencia de salida es [ ] [ ] Cuestionario. 1.- Dibuje con detalle las partes constructivas de un motor trifásico jaula de ardilla y describa el funcionamiento de cada una de ellas. (Se sugiere AutoCAD) 2.- Calcule la potencia trifásica real, la potencia aparente trifásica, la potencia reactiva trifásica y el factor de potencia absorbida por el motor trifásico jaula de ardilla, para cada par descrito en la tabla 1 y escriba sus comentarios. 3.-Calcule el deslizamiento para cada par descrito en la tabla 1 y anote sus comentarios. 4.-Calcule la eficiencia a partir del par de 2 lb-in de la tabla 1 y anote sus comentarios. 5. Considerando que el motor alcanza sus valores nominales a 9 lb-in, indique los valores de corriente, velocidad, potencia de entrada, potencia de salida, eficiencia, y deslizamiento del motor. 6.-Con los datos de la prueba a rotor bloqueado y los valores nominales del punto 5 del cuestionario, obtenga la relación de; a) corriente de arranque / corriente nominal, Par de arranque/par nominal, anote sus comentarios. 7.-Realice las gráficas par-velocidad, par-corriente, par-potencia con respecto a la tabla 1, Qué utilidad tienen estas curvas? 8.- explique de qué manera se ve afectado el factor de potencia, el deslizamiento y la eficiencia al aumentar la carga. 9.-Que efectos se produce en un motor al cambiar la frecuencia de alimentación de 60 Hertz a 50 Hertz, con respecto a su potencia, velocidad y pérdidas. Ing. Angoa Torres Anselmo Conclusiones. Colaboración Ing. Gersenowies, Rosas Jorge Ricardo Medina morales Oscar Alan Cruz Castillo Elpidio Bibliografía. 8