Download EIND = N dϕ / dt LABORATORIO DE TRANSFORMADORES

LABORATORIO DE TRANSFORMADORES
EXPEUEW7
I.
OBJETIVO
Objetivo
Establecer el procedimiento para determinar la polaridad de las
terminales de los devanados, utilizando: Corriente Continua y
Corriente Alterna.
Determinar la relación de transformación.
Determinar los parámetros del circuito equivalente mediante
las pruebas en vacío y en cortocircuito.
II. INTRODUCCIÓN
Un transformador que consiste en dos bobinas de alambre
enrolladas alrededor de un núcleo del transformador. La bobina
primaria del transformador está conectada a una fuente de
fuerza de CA y la bobina secundaria está en circuito abierto. La
base del funcionamiento del transformador se puede derivar de
la Ley de FARADAY. EIND = dϕ / dt En donde ϕ , es el flujo
magnético ligado de la bobina, a través de la cual el voltaje se
induce. El flujo ligado total ϕ es la suma de los flujos que pasan
por cada vuelta de la bobina, sumando tantas veces cuantas
vueltas tenga dicha bobina. El flujo magnético total que pasa por
entre una bobina no es sólo Nϕ , en donde N es el número de
espiras en la bobina, puesto que el flujo que pasa por entre cada
espira es ligeramente diferente del flujo en las otras vueltas, y
depende de la posición de cada una de ellas en la bobina. Sin
embargo, es posible definir un flujo promedio por espira en la
bobina.
"¿Estás viviendo? ¿O
sólo estas existiendo?
¿Le estas dando
sentido a esta vida?
¿De qué forma te
aproximaste el día de
hoy a tus sueños, a tus
metas? ¿Sientes que
algo cambió el día de
hoy con lo que hiciste
en el día? ¿O tu
situación está
exactamente igual que
ayer? Tu situación no
cambiará si tú no
haces nada o
simplemente sigues
haciendo lo mismo. Si
quieres lograr lo que
aún no has alcanzado
debes hacer lo que
aún no has
intentado."
Desconocido
Y la Ley de FARADAY se puede escribir:
EIND = N dϕ / dt
1
Si el voltaje de la fuente en la Figura 2.1, es VP(t), entonces ese voltaje se aplica directamente a
través de las espiras de la bobina primaria del transformador. ¿Cómo reaccionará el transformador
a la aplicación de este voltaje?. La Ley de FARADAY nos explica que es lo que pasará. Cuando la
ecuación anterior se resuelve para el flujo promedio presente en la bobina primaria del
transformador, el resultado es: ϕ = (1/NP) ∫ vp(t) dt Esta ecuación establece que el flujo promedio
en la bobina es proporcional a la integral del voltaje aplicado a la bobina y la constante de
proporcionalidad es la recíproca del número de espiras en la bobina primaria 1/NP. Los
transformadores ideales nunca se podrán construir en realidad. Lo que puede construirse son
transformadores reales, dos o más bobinas de alambre, físicamente envueltas alrededor de un
núcleo ferromagnético. Las características de un transformador real se aproximan mucho a la de un
transformador ideal, pero sólo hasta un cierto grado.
III. MATERIALES Y EQUIPO
No. Cantidad Descripción
1
2
3
4
5
6
1 Voltímetro/Amperímetro
1 Voltímetro / Amperímetro
Vatímetro electrónico
Transformadores
Fuente Ajustable de Vac de 0 a 230 Voltios
1 Fuente ajustable de Corriente Continua T
Tabla 2.1: “Materiales y Equipo”.
Parte I:
“Pruebas de polaridad”.
A. Prueba de polaridad con corriente continua.
a. Paso 1. Arme el circuito de la Figura 2.1. Habilite como fuente de corriente continua.
A la salida colocar un capacitor (como filtro) de 2200uF y 80 voltios (o de cualquier
otro valor sugerido por el instructor, siempre que soporte el voltaje de
alimentación), el cual sólo servirá como filtro de VDC. Tenga mucho cuidado que el
transformador variable esté ajustado a cero. No energice ningún circuito sin la
autorización del instructor encargado. En esta práctica se usaran los devanados
señalizados con 220 y 35 Voltios.
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B. Prueba de la polaridad con corriente alterna. Paso 1. Arme el circuito de la Figura 2.2.
Conecte el devanado de 220V a la terminal L1 y la terminal L2 de la fuente de alimentación.
Paso 2. Energice la fuente y ajuste el voltaje en el primario del transformador a 220V.
Paso 3. Mida el voltaje de los devanados primario y secundario conectados en serie y anote el
resultado. La medición se realiza entre el neutro y el borne del secundario sin conexión (entre
P2 y S2).
VALIMENTACIÓN (entre P1 y P2) = __________ Voltios.
VPRUEBA (entre S2 y P2) = __________ Voltios.
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Paso 4. Desarme el circuito de prueba. Parte II: “Prueba en vacío y en corto circuito para
determinar los parámetros del circuito equivalente referido al primario”.
A. Prueba en vacío (circuito secundario abierto)”.
Paso 1. Arme el circuito de la Figura 2.3.
Figura 2.3: “Prueba en vacío”.
Paso 2. Cierre SW1 y energice la fuente de alimentación, ajuste el voltaje aplicado a 220V, tenga
mucho cuidado de usar el devanado primario de 220V nominales.
VPRIMARIO = __________ Voltios
VSECUNDARIO = __________ Voltios.
Paso 3. Mida el valor de la corriente de magnetización IM y anote el resultado.
IM = __________ Amperios.
Paso 4. Mida la potencia consumida en vacío.
POC = __________ Watts.
Paso 5. Regrese el ajuste del voltaje a cero y desconecte la fuente. Nota: Asegúrese de
desconectar la fuente de alimentación del circuito y además, de regular el voltaje de la fuente
de alimentación a cero voltios, de lo contrario podría dañar el transformador en la prueba de
cortocircuito.
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b. Prueba de corto circuito.
ESTA PRUEBA DEBE HACERSE LO MÁS RÁPIDO POSIBLE PARA
EVITAR EL CALENTAMIENTO EXCESIVO DEL TRANSFORMADOR.
Paso 1. Para esta prueba utilizará el mismo circuito de la prueba anterior, solamente que en esta
ocasión colocará un conector en el lado secundario del transformador de modo de cortocircuitar el
secundario.
Paso 2. Energice la fuente y ajuste la fuente con mucho cuidado hasta obtener la corriente nominal
primaria a un valor de ISC = 0.7 Amperios (o un valor especificado por el Docente).
Paso 3. Mida el voltaje aplicado al primario bajo la condición de cortocircuito.
VSC = __________ Voltios.
Paso 4. Mida la corriente en la condición de cortocircuito.
ISC = __________ Amperios.
Paso 5. Mida la potencia en la condición de cortocircuito.
PSC = __________ Watts.
Paso 6. Apague la fuente.
C. Determinación de la relación de transformación (a).
Paso 1. Con el circuito que actualmente tiene elaborado (prueba de corto circuito), coloque un
medidor en el lado secundario del transformador conectado como amperímetro.
Paso 2. Encienda la fuente con los ajustes de la prueba de corto circuito y mida la corriente por cada
devanado:
I1 = __________ Amperios
I2 = __________ Amperios.
Paso 3. Rescriba los valores de voltaje obtenido en la prueba de circuito abierto.
VPRIMARIO = __________ Voltios
VSECUNDARIO = __________ Voltios.
Paso 4. Apague la fuente y ordene la mesa de trabajo.
Parte I.
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1. Basándose en los resultados obtenidos, explique de ¿qué forma determina la polaridad de los
devanados de un transformador mediante excitación de CC?.
2. Basándose en los resultados obtenidos, explique de ¿qué forma determinar la polaridad de los
devanados de un transformador mediante excitación de CA?.
Parte II.
3. Determine los parámetros del circuito equivalente del transformador, usando los datos obtenidos
en la prueba de vacío y en cortocircuito.
4. Dibuje el diagrama del circuito equivalente del transformador referido al primario, incluyendo los
valores de parámetros determinados. Redibuje el circuito equivalente referido al secundario y
señalizarlo con cantidades en P.U.
5. Determine la relación de transformación en función de las corrientes y en función de los voltajes.
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