LABORATORIO DE MÁQUINAS I TEMA III

Transcripción

1 LABORATORIO DE MÁQUINAS I TEMA III Práctic 6. Trnsformdor Monofásico. Rendimiento Práctic 7. Trnsformdor Monofásico en Prlelo Relizdo por: Revisión: 01 Prof. Nerio Ojed. Prof. Julin Pérez

2 Tem. PRÁTICA Nº 6. Rendimiento de un Trnsformdor Monofásico. 1. INTRODUCCIÓN: L eficienci de un trnsformdor, expresd en por unidd, es l relción entre l potenci rel de slid y l de entrd: P P slid pérdids Eficienci 1 P P (1) Donde: slid entrd P = Potenci de slid o trnsformd entrd entrd P = Potenci de entrd o ún no trnsformd P = Pérdids totles pérdids Ls pérdids totles son l sum de ls pérdids sin crg o vcío y ls pérdids con crg. Ls pérdids sin crg incluyen ls pérdids por corriente de Eddy, pérdids por histéresis, ls pérdids I Rcusds por l corriente de excitción y ls pérdids dieléctrics; esto es, tods ls pérdids que inciden en l mgnetizción plen tensión con el secundrio bierto. Con crg, por otro ldo, se incluyen ls pérdids I R cusds por l corriente de crg, pérdids por corrientes de Eddy inducids por el flujo de dispersión dentro de l estructur del trnsformdor y pérdids similres que vrín con l corriente de crg. Seprndo en dos grupos: ls pérdids en los rrolldos ( R I ) y ls pérdids en el núcleo ferromgnético ( P fe ), el rendimiento qued como: Pfe RCu I1 1 () U I cos 1 1 Cu Donde: U 1 I 1 = Tensión plicd en el primrio del trnsformdor en Voltio. = Corriente que circul por el primrio del trnsformdor, en Ampère. cos = fctor de potenci o cociente entre l potenci ctiv y l potenci prente. R Cu = Resistenci óhmic del rrolldo, referido l ldo primrio. Considerndo que l tensión de limentción y el fctor de potenci permnecen mbos constntes, se puede concluir que el rendimiento máximo se lcnz en: d P fe R Cu 0 P fe RCu I (3) 1 di I 1 1 Como prte de l preprción previ l sesión de lbortorio, el estudinte debe: 1. Predeterminr l curv de rendimiento del trnsformdor pr un crg resistiv.. Predeterminr l curv y estime el punto del rendimiento del trnsformdor pr un crg inductiv. Edificio Escuel de Ingenierí Eléctric, Ciudd Universitri

3 . OBJETIVOS: - Observr el comportmiento del rendimiento de un trnsformdor. - Estblecer ls condiciones que deben tomrse en cuent pr relizr los montjes, conforme l normtiv recomendd. 3. REFERENCIA: Pr l relizción de los ensyos se debe utilizr como referenci lo siguiente: - ANSI / IEEE C Stndrd Test Code for Dry-Type Distribution nd Power Trnsformers. - COVENIN Trnsformdores de Potenci (Métodos de ensyo) - COVENIN Trnsformdores de potenci. Generliddes. - E.E. Stff del M.I.T. Circuitos Mgnéticos y Trnsformdores. Editoril Reverte. Argentin, Enrique Rs. Trnsformdores de Potenci, de Medid y de Protección. 4t edición. Editoril Mrcombo. Espñ PARTE EXPERIMENTAL Pr l relizción de cd prueb se debe tomr en cuent ls crcterístics físics y eléctrics de ls uniddes de trnsformción utilizr. Est informción es importnte pr elborr los esquems, indicr los procedimientos y señlr ls condiciones de l prueb. Por lo cul, se recomiend que el estudinte obteng est informción ntes de empezr l preprción de l práctic. MEDICIONES: - Mid l curv de rendimiento del trnsformdor pr un crg resistiv. Pr el punto plen crg, determine l tempertur del ensyo por el método de l resistenci. - Mid un punto del rendimiento del trnsformdor pr un crg inductiv. Determine l tempertur del ensyo por el método de l resistenci. - Concluy cerc de l potenci nominl del trnsformdor. Verifique y justifique el punto de rendimiento máximo. 5. ADVERTENCIA: - L conexión de culquier circuito l fuente de suministro de energí eléctric (en este cso representd por el tblero de limentción signdo l grupo de trbjo) se debe relizr trvés de un elemento de protección (breker). - Pr energizr un circuito o montje experimentl, solicite utorizción l Profesor. 6. OBSERVACIONES GENERALES - Tods y cd un de ls mediciones relizds y los resultdos prtir de ells, deben reflejr los errores de medición. - Todos los resultdos, experimentles o clculdos, deben escribirse con un número de cifrs significtivs en concordnci con l correspondiente incertidumbre. - Indique clrmente todos los resultdos, con sus respectivs uniddes y conforme l Sistem Interncionl de medids. - Tiempo pr l relizción de l práctic: hors Edificio Escuel de Ingenierí Eléctric, Ciudd Universitri 3

4 Tem 3. PRACTICA Nº 7. Trnsformdor Monofásico en Prlelo 1. INTRODUCCIÓN: El propósito de l práctic involucr el estudio de dos trnsformdores monofásicos conectdos en prlelo. El estudinte debe estblecer ls condiciones que deben tomrse en cuent pr relizr dich conexión. L conexión de trnsformdores en prlelo es muy frecuente en los sistems de potenci. Esto se debe no sólo ls grndes cntiddes de potenci que es necesrio trnsmitir y trnsformr, lo cul hrí enormes ls dimensiones del trnsformdor único en cuestión, sino demás l dopción de vris uniddes conectds en prlelo disminuye l probbilidd de fll, hciendo menos vulnerble l sistem; demás, fcilit enormemente el mntenimiento de ls uniddes en cuestión. El comportmiento de ls dos uniddes conectds en prlelo, depende de ls crcterístics de los trnsformdores y l relción entre ells y por ende son ests crcterístics ls que condicionn l conexión. El esquem de conexión de dos trnsformdores, denomindos T y Tb, se muestr en l figur 1: I1 T:1 I SW U 1 10V 60Hz Ib1 T T:1 Ib SW1 E Zcrg Tb Figur 1. Conexión de Trnsformdores monofásicos en prlelo. Donde: U1: Vlor rms de l tensión de limentción. Tx: Relción de trnsformción del trnsformdor T o Tb. Ix1: Corriente primri del trnsformdor x; con x = ó b Ix: Corriente secundri del trnsformdor T o Tb. Zcrg: Impednci de crg. Los devndos primrios de los trnsformdores pueden conectrse en prlelo, sin observr comportmiento prticulr lguno; no sí ocurre en los devndos secundrios. Ls tensiones inducids E y Eb, en los devndos secundrios de los trnsformdores T y Tb respectivmente, cumplen con ls siguientes relciones: E1 E T Eb1 Eb Tb Edificio Escuel de Ingenierí Eléctric, Ciudd Universitri 4

5 Pr l conexión de l figur 1, ls tensiones inducids en los primrios de los trnsformdores (E 1 y Eb1 respectivmente), son igules en mgnitud y fse y que corresponden l tensión de limentción del grupo (U1), suponiendo que ls imperfecciones (resistenci óhmic y rectnci de dispersión) del rrolldo primrio están reflejds en el secundrio del circuito equivlente; entonces, l diferenci de potencil entre los secundrios, con SW1 y SW biertos, es: E1 Eb1 1 1 E E Eb U 1. T Tb T Tb Pr que no hy corriente circultori (cundo SW1 está cerrdo con SW bierto) se debe cumplir que el fsor ΔE se nulo; es decir, que ls tensiones inducids en el secundrio de cd unidd sen igules en mgnitud y fse; lo nterior impone que sen igules tnto ls relciones de trnsformción como ls polriddes de ls uniddes de trnsformción en prlelo. No obstnte; dos trnsformdores, unque fbricdos en el mismo momento y bjo el mismo proceso industril son siempre diferentes; por lo tnto, lo serán ls correspondientes tensiones inducids (est diferenci estrá cotdo por un tolernci). Cundo ls tensiones inducids son diferentes prece un corriente circultori (I y Ib pr los trnsformdores T y Tb respectivmente) que bjo condición de vcío (corriente hci l crg nul), vienen dd por l siguiente expresión: E I Ib U ' '. Z Z Donde: ccb cc Z`cc, y Z`cc,b son ls correspondientes impedncis de cortocircuito de cd trnsformdor, referids l secundrio. Tb T T Tb T T. OBJETIVOS: - Anlizr l conexión de dos trnsformdores monofásicos en prlelo. - Estudir el comportmiento de los trnsformdores monofásicos en prlelo en vcío y bjo crg. 3. REFERENCIA: Pr l relizción de l práctic se debe utilizr como referenci lo siguiente: - ANSI / IEEE C Stndrd Test Code for Dry-Type Distribution nd Power Trnsformers. - COVENIN Trnsformdores de Potenci (Métodos de ensyo) - COVENIN Trnsformdores de potenci. Generliddes. - E.E. Stff del M.I.T. Circuitos Mgnéticos y Trnsformdores. Editoril Reverte. Argentin, Enrique Rs. Trnsformdores de Potenci, de Medid y de Protección. 4t edición. Editoril Mrcombo. Espñ Edificio Escuel de Ingenierí Eléctric, Ciudd Universitri 5

6 4. PARTE EXPERIMENTAL Pr l relizción de cd prueb se debe tomr en cuent ls crcterístics físics y eléctrics de ls uniddes de trnsformción utilizr. Est informción es importnte pr elborr los esquems, indicr los procedimientos y señlr ls condiciones de l prueb. Por lo cul, se recomiend que el estudinte obteng est informción ntes de empezr l preprción de l práctic. MEDICIONES: - Escoj dos trnsformdores monofásicos con l mism tensión de plc y preferiblemente de diferentes constructores. - Determine trvés de los correspondientes ensyos, l polridd y l impednci de cortocircuito de cd trnsformdor, slvo l de quel que teng crcterizdo por ensyos nteriores. - Conecte en prlelo los trnsformdores, verificndo que se cumpln ls condiciones pr efectur dich conexión. - Tome medid de ls corrientes de interés con los trnsformdores en ls siguientes dos () condiciones: vcío y bjo crg. - Compre el vlor de corriente circultori medido contr el vlor clculdo. En cd cso incluy l incertidumbre de los prámetros y vribles involucrds. - Cuntifique con bse vlores medidos, l demnd entregd l crg por cd trnsformdor. - Justifique l reprtición de potenci, con bse los prámetros del circuito equivlente de los trnsformdores. 5. ADVERTENCIA: - L conexión de culquier circuito l fuente de suministro de energí eléctric (en este cso representd por el tblero de limentción signdo l grupo de trbjo) se debe relizr trvés de un elemento de protección (breker). - Pr energizr un circuito o montje experimentl, solicite utorizción l Profesor. 6. OBSERVACIONES GENERALES - Tods y cd un de ls mediciones relizds y los resultdos prtir de ells, deben reflejr los errores de medición. - Todos los resultdos, experimentles o clculdos, deben escribirse con un número de cifrs significtivs en concordnci con l correspondiente incertidumbre. - Indique clrmente todos los resultdos, con sus respectivs uniddes y conforme l Sistem Interncionl de medids. - Tiempo pr l relizción de l práctic: hors Edificio Escuel de Ingenierí Eléctric, Ciudd Universitri 6