Download PRUEBA DE VACIO Y CORTO CIRCUITO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
PRUEBA DE VACIO Y CORTO CIRCUITO
I. OBJETIVOS:






Determinar los parámetros del circuito equivalente para la experiencia en vacio de un
transformador monofásico.
Determinar si el valor de las perdidas en vacio concuerden y están dentro de la
tolerancia con los valores calculados en el laboratorio.
Saber interpretar los datos obtenidos en el laboratorio.
Medir las perdidas en el cobre y comprobar si se encuentran dentro de los valores
calculados en la experiencia.
Determinar los parámetros del circuito equivalente del transformador monofásico para
una frecuencia y tensión nominal.
Determinar Ecc, en el mismo que influirá en el reparto de carga en la puesta en paralelo.
II. MARCO TEORICO:
Para determinar estos parámetros se puede realizar a través de dos pruebas, las cuales son:
Prueba de Vacío y Prueba de Cortocircuito.
A.- Prueba de Vacío:
Consiste en aplicar una tensión nominal V1 en cualquiera de los enrollados del transformador,
con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal, registrándose
las lecturas de la potencia de entrada en vacío P0 y la corriente en vacío I1. Es obvio que los
únicos parámetros que tienen que ser considerados en la prueba de vació son Rm y jXm, la
impedancia de dispersión, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba. Usualmente, la tensión
nominal se aplica al enrollado de baja tensión. La figura , muestra el circuito de prueba
utilizado.
Circuito Equivalente para la condición en Vacío
En los ensayos a los transformadores se presentan una serie de perdidas, tales como: Perdidas
por efecto Joule, perdidas por dispersión, por dispersión de flujo, perdidas magnéticas, perdidas
por corrientes parásitas entre otras; pero unas tienen valores apreciables mientras que las otras
son valores pequeños que no pueden ser tomados en cuenta.
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
Las perdidas en vacio fundamentalmente se componen de las perdidas por histéresis que
dependen del valor máximo de la inducción, y de las perdidas por corrientes de Foucault.
Cuando se realice este ensayo debe considerarse lecturas validas entre el 80% y el 20% de su
tensión nominal.
Nuestros parámetros nos quedan:
Es válido mencionar que Im se calcula con la ecuación 3
B.- Prueba de corto circuito:
Esta prueba se realiza a voltaje reducido, hasta que circule una corriente nominal por el circuito.
En este caso no se toma la rama de magnetización, esto es debido a que solo se requiere un
pequeño voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados debido a que dicha
impedancias son limitadas por la impedancia de dispersión de los embobinados, por lo tanto la
densidad de flujo en el núcleo será pequeña en la prueba de cortocircuito, las pérdidas en el
núcleo y la corriente de magnetización será todavía más pequeña. La tensión reducida Vcc,
llamada frecuentemente tensión de impedancia, se soluciona para que la corriente de
cortocircuito Icc no ocasione daño en los enrollamientos. Se escoge usualmente Icc como la
corriente de plena carga (nominal). Usualmente esta prueba se hace por el lado de alto voltaje
(para que la corriente sea más pequeña).
Circuito equivalente para la condición de cortocircuito
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
En la prueba de cortocircuito debe de efectuarse por lo menos tres juegos de lecturas de
corriente, potencias y tensiones; haciendo variar la corriente que circula por el primario dentro
de un 25% y 125% de la corriente nominal. Si el transformador tiene varias tomas en alguno de
los devanados debe ser conectado en la toma normal.
La potencia medida en el ensayo en cortocircuito corresponden a las perdidas en el cobre del
transformador.
La potencia del cortocircuito es la pérdida total en el cobre del transformador. Debido al efecto
pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas óhmicas en el cobre.
De la figura 2, obtenemos lo siguiente:
Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y resistencia
equivalente, respectivamente.
Si V1 = V2, podemos decir que:
Deberá notarse nuevamente que los parámetros están en función del enrollamiento en el que se
toman las lecturas de los instrumentos.
Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R'2 se deduce que:
III. MATERIALES Y EQUIPOS:







Transformador monofásico
Regulador de tensión
Vatímetros monofásicos
Cables de conexión
Transformador de corriente
Voltímetros, amperímetros de hierro móvil
Herramientas básicas
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
IV. PROCEDIMIENTO:
Para la prueba de vacío:
Se construye el siguiente circuito, el cual se analizara en el laboratorio:
A
W
V
Alimentando al transformador por el primario, se obtienen los siguientes datos:
V
261,8
250,8
240,2
231
221,4
209,8
200,6
180,1
150,7
100,9
50,51
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
A
0,1
0,09
0,084
0,076
0,069
0,062
0,06
0,052
0,044
0,032
0,020
W(
)
16
14,36
13,7
12,76
11,76
10,64
9,96
8,02
5,8
2,84
0,84
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
Grafico que se obtuvo con la ayuda de los valores obtenidos en el laboratorio:
I vs E
140
voltaje aplicado
120
100
80
60
40
20
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
corriente de vacio
Alimentando al transformador por el secundario, se obtienen los siguientes datos:
V
90
100
110,2
120
130,2
A
0,094
0,106
0,122
0,142
0,172
W(
)
6,62
8,1
9,7
11,4
13,4
Grafico que se obtuvo con la ayuda de los valores obtenidos en el laboratorio:
I vs E
140
120
Voltaje
100
80
60
40
20
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Corriente de vacio
En nuestras tablas nos damos cuenta que las perdidas en el fierro (
mismo para cada caso, no es el mismo.
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
) para un voltaje que es el
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
Para la prueba de corto circuito:
Primero calculamos los valores nominales del transformador:
4,45cm
13,3cm
Hallando su área magnética:
Hallando la potencia aparente nominal:
Hallando las corrientes nominales que soportara cada bobinado:
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
2.22cm
4,45cm
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
Se construirá el siguiente circuito el cual se analizara en el laboratorio:
A
W
V
A
De donde se obtuvo el siguiente cuadro:
Con el secundario en corto circuito:
W
0
5,5
9,5
15
19,5
24,5
27,5
34,5
40
50
Vcc
2,8
6,46
8,9
12,36
14,18
16,07
17,71
19,74
21,3
24,15
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
A1
0,2
0,5
0,7
1
1,2
1,3
1,5
1,7
1,8
2,1
A2
0,46
1,08
1,52
2,14
2,47
2,81
3,11
3,45
3,73
4,24
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
Con el primario en corto circuito:
W
5
5,5
10,5
15
20,1
26
31,5
43,5
56
Vcc
4,63
5,63
9,71
12,52
14,84
17,13
19,03
22,55
25,42
A1
0,3
0,4
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,9
2,2
A2
0,78
0,94
1,68
2,9
2,61
3,02
3,35
3,99
4,5
V. CUESTIONARIO:
Con el secundario en corto circuito:
Tension de corto circuito
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2
2,5
Corriente en el primario
Tension de corto circuito
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
Corriente en el secundario
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
P vs A2
Tension en el secundario
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2
2,5
Corriente en el primario
P vs A2
60
potencia activa
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
Corriente en el secundario
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
Con el primario en corto circuito:
A1 vs Vcc
Tension de coro circuito
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2
2,5
Corriente en el primario
A2 vs Vcc
60
Tension de corto circuito
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
Corriente en el secundario
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
A1 vs P
60
Potencia activa
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2
2,5
Corriente en el primario
A2 vs P
60
Potencia activa
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
Corriente en el secundario
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
De qué manera afecta la temperatura en el funcionamiento de un transformador:
Uno de los factores que más afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de operación
de las maquinas eléctricas, esta temperatura está producida principalmente por las pérdidas y en
el caso especifico de los transformadores, durante su operación, estas pérdidas están localizadas
en los siguientes elementos principales:
El núcleo o circuito magnético, aquí las pérdidas son producidas por el efecto de histéresis y las
corrientes circulantes en las laminaciones, son dependientes de la inducción, es decir, influye el
voltaje de operación.
Los devanados, aquí las pérdidas se deben principalmente al efecto joule y en menos medida por
corrientes de Foucault, estas pérdidas en los devanados son dependientes de la carga en el
transformador.
Se presentan también pérdidas en las uniones o conexiones que se conocen también como
"puntos calientes" así como en los cambiadores de derivaciones.
Todas estas pérdidas producen calentamiento en los transformadores, y se debe eliminar
este calentamiento a valores que no resultan peligrosos para los aislamientos, por medio de la
aplicación de distintos medios de enfriamiento.
Con el propósito de mantener en forma confiable y satisfactoria la operación de las maquinas
eléctricas, el calentamiento de cada una de sus partes, se debe controlar dentro de ciertos límites
previamente definidos. Las perdidas en una máquina eléctrica son importantes no tanto porque
constituyan una fuente de ineficiencia, sino porque pueden representar una fuente importante de
elevación de temperatura para los devanados, esta elevación de temperatura puede producir
efectos en los aislamientos de los propios devanados, o bien en los aislamientos entre devanados
y el núcleo, por esta razón, es siempre importante que todos los aislamientos entre devanados y
el núcleo, por esta razón, es siempre importante que todos los aislamientos ese mantengan
dentro de los límites de temperatura que garanticen su correcta operación, sin perder su
efectividad.
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
BIBLIOGRAFIA:

Transformadores de distribución:

Circuitos magnéticos y transformadores E.E. STAFF DEL M.I.T

http://apuntes.rincondelvago.com/transformador-monofasico.html

http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_electrica_y_electronica/conceptoselect
ronica/

http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

http://www.unicrom.com/Tut_transformador.asp

http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090121232654AAXU9f4
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
Autor: Avelino Pérez Pedro