Reporte de practica 8 ingeniería electrica y electronica PDF

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Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Química eIndustrias ExtractivasLaboratorio de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaPractica No.“MANEJO, FUNCIONAMIENTO YUTILIZACIÓN DE TRANSFORMADORESMONOFÁSICOS TIPO NÚCLEO”Grupo: 2IVEquipo No.Integrantes:Profesor: Jesús SilvaFecha: 26/10/Ob...

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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Practica No.8

“MANEJO, FUNCIONAMIENTO Y UTILIZACIÓN DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS TIPO NÚCLEO” Grupo: 2IV36 Equipo No.7 Integrantes: Profesor: Jesús Silva Fecha: 26/10/2021

Objetivos generales    

 

Al término de la práctica el alumno podrá diferenciar entre el voltaje primario, el voltaje secundario en un transformador monofásico tipo núcleo. Conocer los elementos más importantes que componen a un transformador. Observar cómo afectan los cambios de corriente y voltajes, tanto de la bobina primaria como de la secundaria de los transformadores. Manejar diferentes transformadores monofásicos de corriente alterna, observando las diferentes inducciones en los aparatos de medición para obtener valores experimentales y compararlos con los valores teóricos, así como también, encontrar la diferencia entre un transformador monofásico en vacío como con carga. Conocer el funcionamiento de un transformador y su conexión en sistemas eléctricos. Determinar la relación de transformación de un transformador.

1. Transformadores monofásicos. 1.1. Introducción. Es un dispositivo que se encarga de "transformar" la tensión de corriente alterna que tiene a la entrada en otra diferente a la salida. Este dispositivo se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han enrrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominarán: "primario" a la que recibe la tensión de entrada y "secundario" a aquella que dona la tensión transformada. La bobina "primaria" recibe una tensión alterna que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado "secundario" está enrrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa

las

espiras

del

"secundario" se generará por el alambre del secundario una tensión. Habría hubiera

una

secundario

corriente

carga

(si

si el

estuviera

conectado a una resistencia, por ejemplo). La razón de la transformación de tensión entre

el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno. La relación de transformación es de la forma

Vp Np N s Vs , donde N p , N s son el número de espiras y V p y V s son las tensiones del primario y del secundario respectivamente.

Entonces:

Vs  N N s Vp p

Un transformador puede ser elevador o reductor, dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces: Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps Si tenemos los datos de intensidad y tensión de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula. Potencia (P) = Tensión (V) x Intensidad (I) P = V x I (Watts)

Aplicamos este concepto al transformador y deducimos que la única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando la tensión se eleva la intensidad disminuye en la misma proporción y viceversa. Entonces:

Np Is Ns  I p Así, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (intensidad en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente fórmula:

I s

Ip Np s N

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. Está constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferro magnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arrollamiento de entrada o devanado primario, con independencia si se trata del de alta tensión o menor tensión (baja tensión). El devanado del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina devanado de salida o devanado secundario. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada o primario y lado de salida o secundario. REGULACIÓN DE VOLTAJE Y EFICIENCIA DEL TRANSFORMADOR La regulación de voltaje de un transformador es la cantidad adicional de voltaje que requiere el transformador con el secundario abierto, necesario para mantener un voltaje constante al aplicarle carga.

% REGULACIÓN =

Vo − Vpc Vpc

∗ 100

Vo = Voltaje medido en el secundario sin carga (voltaje en vacío) Vpc = Voltaje medido en el secundario a plena carga La eficiencia de un transformador es la relación de salida a la relación de entrada: x100 �������� �� ������ ���������� ���. ������ + �������� �� �� �ú���� + �������� �� = �� �����

Perdidas en núcleo = Phierro + P Ieddy = Pnúcleo (Watts) Perdidas en los devanados (cobre) = R I

2

Potencia de salida + R Is2 (Watts) p p s

= Vs Is cos  (Watts) �� �� ��� 

x100

���������� =  �������� �� �� �ú���� + �������� �� �� ��� �� ��� �����

La potencia de salida se considera como la potencia que entrega el transformador a la carga y es igual a la potencia de entrada menos las pérdidas. Dado que un transformador es una máquina estática, es decir, no tiene partes en movimiento, carece de pérdidas por fricción y desgaste por lo que tiene una alta eficiencia que depende de las pérdidas por calor generado en el núcleo y en los devanados. Desarrollo experimental EXPERIMENTO 1.- TRANSFORMADOR REDUCTOR. 1.-Arme el transformador de acuerdo a la figura 2 y obtenga experimentalmente los valores en los aparatos de medición.

TABLA No. 1 TRANSFORMADOR REDUCTOR DATOS DATOS CÁLCULOS EXPERIMENTAL TEÓRICOS ES �� �� VPRIMARIO =127 V VPRIMARIO= a= = �� �� VSECUNDARIO =12 V VSECUNDARIO= IPRIMARIO = ¿? IPRIMARIO = ISECUNDARIO = ¿? ISECUNDARIO =

CÁLCULOS:

a=

���� �� = � �

�� ��

�� =

���� ��

�� � ������� = � � EXPERIMENTO 2.- TRANSFORMADOR ELEVADOR. 2.-Armar el transformador de acuerdo a la figura 3 y encontrar los valores experimentales en los aparatos de medición indicados.

TABLA No. 2 TRANSFORMADOR ELEVADOR CÁLCULOS DATOS DATOS EXPERIMENTALES TEÓRICOS �� �� VPRIMARIO =12 V VPRIMARIO= a= = �� �� VSECUNDARIO =127 V VSECUNDARIO = IPRIMARIO = ¿? IPRIMARIO = ���� �� = � ISECUNDARIO = ¿? ISECUNDARIO = �

CÁLCULOS:

a=

�� ��

�� =

���� ��

�� � ������� = �� EXPERIMENTO 3.- CÁLCULO DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 3.- De acuerdo a la figura 4 arme el transformador y mida: a) El voltaje aplicado en el devanado primario, b) El voltaje entre terminales extremas del devanado secundario. c) El voltaje entre una de las terminales extremas y el tap central del devanado secundario, anotando los valores en la tabla 2.

TABLA No. 3 RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN VALOR EXPERIMENTAL

VARIABL ES VP VOLTAJE EN EL PRIMARIO VS1 VOLTAJE EN EL SECUNDARIO VS2 VOLTAJE EN EL SECUNDARIO a1 RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 1 a2 RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 2 CÁLCULOS: �� �1 = = � �

�2 =

�� � �

EXPERIMENTO 4.- REGULACIÓN DE VOLTAJE. 4.- Arme el transformador de acuerdo a la figura 5 y mida el voltaje del secundario entre terminales extremas del transformador tanto en vacío como con cada una de las cargas: Inductiva y resistiva, anotando cada uno de los casos en la tabla N°4.

TABLA NO. 4. CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE REGULACIÓN Variables Valores experimentales V0 = VOLTAJE EN VACÍO = VR1 = VOLTAJE EN LA RESISTENCIA = VX1 = VOLTAJE EN LA INDUCTANCIA %Reg1 = % DE REGULACIÓN = %Reg2 = % DE REGULACIÓN =

CÁLCULOS: %REGULACIÓN1= %REGULACIÓN2=

� �−� ��

(100)

� ��

��−��� ���

(100)

MÉTODO PRÁCTICO PARA MEDIR LAS PÉRDIDAS EN EL HIERRO EN UN TRANSFORMADOR 

MÉTODO DE PRUEBA EN VACÍO. Con este método podemos medir las pérdidas en el hierro del transformador, conectando un wattmetro en el devanado primario, dejando abierto el devanado secundario, es decir, por este devanado no circulara ninguna corriente. El método consiste en ir aumentando la tensión poco a poco en el devanado primario, desde cero hasta alcanzar el valor de la tensión nominal del primario, en ese momento se debe observar la lectura registrada en el wattmetro, la cual indicará las pérdidas en el Hierro. Figura No. 6

MÉTODO PRÁCTICO PARA MEDIR LAS PÉRDIDAS EN EL COBRE EN UN TRANSFORMADOR 

MÉTODO DEL CORTO CIRCUITO. Con este método podemos medir las pérdidas en el cobre del transformador, conectando un wattmetro en el devanado primario y cortocircuitando el devanado secundario.

P= (Ip)2Rp+(Is)2Rs El método consiste en ir aumentando la tensión poco a poco en el devanado primario, desde cero hasta que por el devanado conectado en corto circuito circule la corriente nominal, en ese momento se debe observar la lectura registrada en el wattmetro, la cual indicará las pérdidas en el cobre. Figura No. 7

Cuestionario. 1.-Basado en las tensiones eléctricas medidas en los experimentos 1 y 2, explique en cada caso que tipo de transformadores tenía.

2.- Explique el principio de funcionamiento del transformador. 3.-Explique brevemente que tipo de pérdidas se determinan con la prueba de vacío y porqué pueden ser cuantificadas así? 4.- ¿Qué tipo de perdidas están siendo determinadas con la prueba de corto circuito y porqué pueden ser cuantificadas así?

Observaciones y conclusiones....