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Warning: TT: undefined function: 32 EXPERIMENTO DELABORATORIO Nº 40POLARIDAD DEL TRANSFORMADORUniversidad Tecnológica de PanamáFacultad de Ingeniería EléctricaLicenciatura en Ingeniería ElectromecánicaInforme“Experimento Nº 40: POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR”Integrantes: Falcon, Justin / 6- 721 - Gamez...

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EXPERIMENTO DE LABORATORIO Nº 40 POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR

Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Licenciatura en Ingeniería Electromecánica

Informe #2 “Experimento Nº 40: POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR”

Integrantes: • •

Gamez, Jose / 8-941-2156

•

Leonelli, Paolo / PE-14-120

•

Muñoz, Nelson / 8-943-1256 •

•

Falcon, Justin / 6-721-160

NG, Rogelio / 8-931-1742

Rovira, Stephanie / 8-932-2319 •

Solís, Jassiel / 8-938-1356

Profesor: Manuel Cen Asignatura: Conversión de Energía I Grupo: 1IE-133 Subgrupo: A Fecha real: 3 de septiembre de 2019

Fecha de entrega: 17 de septiembre de 2019

Introducción

En el presente laboratorio de polaridad de transformadores, tenemos como objetivo diferenciar los devanados según su polaridad, aprender a conectarlos ya sean transformadores en serie aditiva o serie substractiva. Es importante saber que la polaridad de los trasformadores depende de como están devanadas las bobinas, usualmente las polaridades son identificadas por puntos negros, cruces o letras. Nos familiarizamos con los siguientes conceptos, antes de iniciar la guía. Los transformadores sustractivos, su voltaje esta en fase, esto quiere decir que la polaridad esta en la misma dirección, mientras que los aditivos su voltaje esta fuera de fase y sus polaridades son en sentido opuesto. Otra forma de identificarlos es por medio de su voltaje, Si el voltaje del devanado es mayor que el voltaje medido, será Sustractivo de lo contrario si el voltaje del devanado de alta tensión es menor que el medido es Aditivo. En este informe se midieron los voltajes de los devanados, para determinar la polaridad se coloca un puente entre los terminales izquierdos y en el lado derecho un voltímetro, después se alimenta el devanado primario con un valor de voltaje y se anotan los resultados para concluir el análisis del mismo e identificar su polaridad.

OBJETIVOS 1. Determinar la polaridad de los devanados del transformador. 2. Aprender cómo se conectan los devanados del transformador en serie aditiva. 3. Aprender cómo se conectan los devanados del transformador en serie substractiva.

EXPOSICIÓN Cuando se energiza el devanado primario de un transformador por medio de una fuente de c-a, se establece un flujo magnético alterno en el núcleo del transformador. Este flujo alterno concatena las vueltas de cada devanado del transformador induciendo así voltajes de ca en ellos. Estudie el circuito que se ilustra en la figura 40-1.

negros, o “marcas de polaridad” señalan que en un instante dado, Cuando:

1 es positivo con respecto a 2, 3 es positivo con respecto a 4, 6 es positivo con respecto a 5, 7 es positivo con respecto a 8 10 es positivo con respecto a 9.

Conviene hacer notar que un a terminal no puede ser positiva por sí sola, sólo puede serlo con respecto a otra terminal. En consecuencia, en cualquier momento dado, las terminales 1, 3, 6, 7 y 10 son todas positivas con respecto a las terminales 2, 4, 5, 8 y 9. Cuando las baterías (o celdas) se conectan en serie para obtener un voltaje de salida, la terminal positiva de una de las baterías se debe conectar con la terminal negativa de la siguiente. Cuando se conectan en esta forma, los voltajes individuales se suman. De igual manera, si los devanados del transformador se conectan en serie para que sus voltajes individuales se sumen o sean aditivos, la terminal con la “marca de polaridad” de un devanado se debe conectar a la terminal “no marcada” del otro devanado. INSTRUMENTOS Y EQUIPO Módulo de fuente de alimentación

Por definición, un voltaje en c-a cambia continuamente su valor y su polaridad, por lo tanto, el voltaje aplicado al devanado primario (terminales 1 y 2) cambia constantemente la polaridad de la terminal 1 con respecto a la de la terminal 2. Por consiguiente, el flujo magnético alterno induce voltajes en todos los demás devanados, haciendo que aparezca un voltaje de c-a en cada par de terminales. Las terminales de cada devanado también cambian de polaridad la una en relación a la otra. Cuando se habla de la “polaridad” de los devanados de un transformador, se trata de identificar todas las terminales que tienen la misma polaridad (positiva o negativa) en el mismo instante. Por lo común se utilizan marcas de polaridad para identificar estas terminales. Estas marcas pueden ser puntos negros, cruces, números, letras o cualquier otro signo que indique cuáles terminales tienen la misma polaridad. Por ejemplo, en la figura 40-1 se utilizaron puntos negros. Estos puntos

EMS 8821

(0-120V c-a, 0-120V c-d) Módulo de Medición de c-a

EMS 8426

(250/250/250V) Módulo de medición de c-d (20/200V) EMS 8412 Módulo de transformador

EMS 8341

Cables de Conexión

EMS 8941

PROCEDIMIENTOS: Advertencia: ¡En este experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 1. a) Conecte el medidor de 0-20V c-d a la salida variable en c-d de la fuente de alimentación, terminales 7 y N.

b) Conecte la fuente de alimentación y ajústatela lentamente a un voltaje de 10V c-d. c) Sin tocar la perilla de control del voltaje, desconecte la fuente de energía y desconecte el medidor.

a) Conecte el circuito ilustrado en la Figura 40-3, utilizando el Módulo EMS de medición de c-a. Observe que la terminal 1 se conecta con la 5.

d) Conecte el circuito ilustrado en la figura 40-2 utilizando los Módulos EMS de transformador, fuente de alimentación de c-d. Observe que el medidor de 200V c-d se conecta a las terminales 3 y 4.

e) Observe la deflexión de la aguja del voltímetro de c-d en el momento en que se cierra el interruptor de la fuente de alimentación. Si la aguja del voltímetro se desvía momentáneamente a la derecha, las terminales 1 y 3 tienen la misma marca de polaridad. (La terminal 1 se conecta al lado positivo de la fuente de alimentación en c-d, y la terminal 3 al polo positivo del voltímetro.) f) ¿Cuáles terminales son positivas en los devanados 1 a 2 y 3 a 4? 1 y 3 son positivos. g) Desconecte el voltímetro de c-d del devanado 3 a 4, y conéctelo al devanado 5 a 6. Repita la operación (e). h) ¿Cuáles terminales son positivas en los devanados 1 a 2 y 5 a 6? 1 y 5 son positivos. i) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. 2. En este procedimiento se conectarán en serie dos devanados de un transformador; al observar los efectos que esto produce, se apreciará la importancia de la polaridad.

b) Conecte la fuente de alimentación y ajústela exactamente a 104V c-a (la mitad del voltaje nominal del devanado 3 a 4). c) Mida y anote los voltajes en las terminales siguientes: E 1 a 2 = 60 V c-a E 5 a 6 = 60 V c-a E 2 a 6 = 0 V c-a d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. e) Quite la conexión entre terminales 1 y 5. Conecte las terminales 1 y 6, y luego conecte el voltímetro a las terminales 2 y 5, como se indica en la figura 40-4.

f) Conecte la fuente de alimentación y ajústela exactamente a 104V c-a. g) Mida y anote los voltajes en las siguientes terminales: E 1 a 2 = 60 V c-a E 5 a 6= 60 V c-a E 2 a 5 = 120 V c-a h) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. i) Explique por qué el voltaje con dos devanados en serie es aproximadamente cero en un caso, y casi 120V c-a en el otro. Esto sucede porque para que los voltajes se sumen la polaridad no debe ser invertida, por eso en un caso da 120 V y en el otro 0 V porque invertimos la polaridad.

c) Si el devanado 1 a 2 se conecta en serie con el devanado 3 a 4, ¿cuáles son los tres voltajes de salida que se pueden obtener? ___60 V c-a /164 V c-a/ 54 V c-a. d) Conecte el circuito ilustrado en la figura 40-5 y conecte los devanados en serie, uniendo las terminales 1 y 3. e) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 104 V c-a. Mida y anote el voltaje entre las terminales 2 y 4. E 2 a 4 = 50 V c-a f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. g) Quite la conexión entre las terminales 1 y 3 y conecte las terminales 1 y 4. h) Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 104 V c-a. Mida y anote el voltaje entre las terminales 2 y 3 y 1 a 2.

j) ¿Cuáles terminales tienen la misma polaridad?

E 2 a 3 = 171 V c-a

Son: 1,3 y 6 3. a) Estudie el circuito que aparece en la figura 40-5 Observe que el devanado 3 a 4 está conectado a una fuente de alimentación de 104V c-a ¡No conecte el circuito todavía!

E 1 a 2 = 60 V c-a i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. j) ¿Coinciden los resultados de (e) y (h) con lo previsto en (c)? Si, Amplíe Respuesta. Sustentado por la teoría, identificamos la polaridad respectiva para saber si se sumaban o restaban los voltajes.

k) ¿Cuáles terminales tienen la misma polaridad? 1 ,3 y 5.

b) ¿Cuál es el voltaje inducido en el devanado 1 a 2? E 1 a 2 = 60 V c-a

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS

1. Suponga que tiene una fuente de alimentación de 120V c-a y que todos los devanados del módulo de transformador desarrollan su voltaje nominal; a continuación, se dejaron espacios para que usted indique como conectaría los devanados para obtener los siguientes voltajes.

c) 180 volts

a) 240 volts

Y 8.

d) 92 volts

b) 88 volts

Referencias -Apuntes en clase. https://unicrom.com/polaridad-de-untransformador-electrico/

Conclusiones

En esta experiencia del laboratorio tratamos el tema de la polaridad del transformador, de esto puedo concluir que es de suma importancia conocer la polaridad del lado positivo y el lado negativo del transformador, porque podemos hacer conexiones en serie o en paralelo; además es importante porque con ello sabremos como conectar los transformadores para que sean elevadores o reductores de voltaje; en nuestra experiencia demostramos la polaridad por medio de un voltímetro análogo donde se hizo una conexión en serie entre los embobinados del transformador. Conocer la polaridad del transformador nos permite tener una mejor eficiencia a la hora de realizar una experiencia, evitando las perdidas en el cobre, o haciendo malas conexiones la cuales producen cortos entre los devanados. Justin Falcón 6-721-160 Finalmente, en el presente laboratorio, puedo decir que se cumplió el objetivo, el cual era aprender a identificar las polaridades y a conectar en serie los diferentes devanados. Por ejemplo, en el punto de la figura 40.2 se determinó rápidamente la polaridad, como los terminales 1 y 3 son positivos, se puede decir que son transformadores sustractivos ya que están en la misma dirección. En la figura 40.3 podemos ver que el voltaje de E2-6 es cero porque actúa como un corto, mientras que en la figura 40.4 los resultados de E2-5 es 120V que seria la suma de los dos devanados presentes en el circuito conectado en serie. Es importante conocer la polaridad de los transformadores ya que con esto podremos saber si son de potencia o de distribución (aditivos). Jassiel Solís 8-938-1356 Como pudimos ver en esta experiencia de laboratorio existen dos tipos de polaridades que puede tener el transformador la polaridad aditiva y sustractiva. Es posible ver que se puede determinar el tipo de polaridad acorde al voltaje, es decir si el voltaje registrado es mayor que la fuente es aditivo, y sustractivo si es menor. La importancia de conocer la polaridad de un transformador y como este induce en el devanado un voltaje, esta en como una polaridad si esta invertida nos da voltaje nulo, y como de lo contrario nos da un voltaje diferente de 0, que es el deseado. Nosotros como ingenieros debemos tener en cuenta esto sobre todo al momento de diseñar, ya que haciendo conexiones en serie o paralelo de los mismos podemos suministrar mayor o menor, corriente o voltaje a un circuito acorde a como lo necesitemos. Muñoz, Nelson 8-943-1256 En la experiencia logramos determinar la polaridad de los devanados del transformador y también alcanzamos a conectarlos en serie. Con la ayuda de un voltímetro en paralelo, visualizamos como se movía levemente la aguja de este hacia la derecha, esto significando que el devanado posee una marca de polaridad aditiva. Es de gran importancia tener cuidado con las marcas porque esto puede hacer que se eleve (marcas aditivas) o reduzca el voltaje (marcas sustractivas), y también se puede ocasionar una situación en que se resten los

voltajes y se dé lugar a un corto, como sucedió en el punto 2.b en el devanado de 2-6 que medimos Voltaje 0. Igualmente, percibimos que los devanados 1, 3 y 5 poseen la misma marca de polaridad. Rogelio Ng 8-931-1742

Todo transformador tiene una polaridad, que nos indica el signo del voltaje del secundario para un voltaje en el primario. Esta polaridad se representa generalmente con 2 puntos, uno en el positivo del primario y otro en el que sería el positivo del secundario. Como vimos en la experiencia al conocer las polaridades del transformador podemos combinar diferentes devanados del mismo para obtener diferentes voltajes de salida, lo que nos permitiría cumplir diferentes requisitos de diseño utilizando un número limitado de transformadores o variar los voltajes de salida de un transformador sin necesidad de cambiarlo cuando varían los requisitos de carga. Leonelli, Paolo / PE-14-120

Para finalizar con la experiencia de laboratorio sobre las polaridades del transformador, concluyo que pudimos cumplir con los objetivos presentes y ver los dos tipos de polaridades la sustractiva y la aditiva. Además, vimos la dirección del voltaje según su polaridad positiva o negativa ya que esta no es fija, y esta dirección dependerá del devanado. En el transformador podemos ver la polaridad mediante un punto que será el positivo del primario y a su vez el otro punto del lado secundario. Stephanie Rovira 8-932-2319 Los transformadores tienen una polaridad determinada, es importante conocer cómo están polarizados ya que si los conectamos de manera indebida podemos llegar a destruir el equipo. Para determinar la polaridad del transformador se puede utilizar un multímetro, si el multímetro se mueve a la derecha a la hora de alimentar uno de los transformadores significa que las polaridades son correspondientes, es decir, ambas son positivas. La polaridad solo se puede determinar con respecto al otro devanado, es decir, cierto devanado será positivo con respecto a otro devanado correspondiente. Si colocamos los transformadores en serie con la polaridad positiva de un devanado a la negativa del otro, se sumarán los voltajes, si colocamos los transformadores en serie con la polaridad positiva con la otra polaridad positiva, se restarán los voltajes. Gamez, Jose / 8-941-2156

Anexo...