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Facultad: Ingeniería
Escuela: Ingeniería Eléctrica
Asignatura: Sistemas eléctricos lineales II
Tema: Medición de Parámetros Eléctricos en un Transformador. Relación de
Transformación
Contenidos
•
Devanados de un Transformador.
•
Polaridad de un Transformador.
•
Relación de Transformación.
Objetivo Específico
•
Determinar la polaridad de las terminales de los devanados de un transformador por medio
de la prueba con Vac.
•
Determinar la relación de transformación a partir de mediciones de tensión .
•
Determinar la relación de transformación a partir de mediciones de corriente .
Material y Equipo
Item
Cantidad
Descripción
1
2
Bobina de 2.2mH (o transformador de baja potencia Vp= 120Vac o similar)
2
1
Núcleo ferromagnético (transformador de baja potencia Vp= 120Vac o similar)
3
1
Carga resistiva de 200 ó 220Ω (o según sugerencia del instructor)
4
1
Fuente de tensión Vac variable
5
1
Medidor RMS
6
X
Cables de conexión
Sistemas Eléctricos Lineales II
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Introduccion Teorica
Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o
disminuir la tensión o la intensidad de una corriente alterna de forma tal que, su producto
permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador
ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida).
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción
electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas
sobre un núcleo cerrado de hierro dulce.
Estas bobinas o devanados se denominan primario y secundario.
La representación esquemática del transformador es la siguiente:
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la
fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional
al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns).
Ep/Es=Np/Ns
Es=Ep*(Ns}/{Np)
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario si
aplicamos una tensión alterna de 100 voltios en el primario obtendremos 10000 voltios en el
secundario. A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario
se le llama relación de vueltas del transformador o relación de transformación.
Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe
ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad
(potencia) debe ser constante, en el caso del ejemplo si la intensidad circulante por el primario
es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios.
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Sistemas Eléctricos Lineales II
Procedimiento
PARTE I. Prueba de polaridad con VAC.
1. Anote los datos de placa del transformador (o bobinas) a utilizar durante la práctica. En caso
de que el transformador no tenga datos, deberá consultar al respecto los niveles de tensión
a utilizar durante la práctica, los cuales dependen del transformador disponible. Anote los
datos, en la tabla 3.1, a continuación:
Datos del transformador (o bobinas)
Niveles de tensión máxima primario / secundario
Niveles de corrientes máxima primario / secundario
Valores de inductancia en devanado primario / secundario
Potencia nominal
Otro dato que considere relevante.
Tabla 3.1.
2. Conecte el circuito que se muestra en la figura 3.1. Conecte el devanado primario del
transformador entre L1 y N de la fuente de alimentación de Vac, según se muestra en la
figura. Considere que:
a. Los puntos que definen los devanados primario y secundario del transformador son
P1, P2, S1 y S2.
b. Únicamente P1 y S1 se encuentran conectados.
Figura 3.1. Prueba de polaridad con Vac.
Sistemas Eléctricos Lineales II
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3. Complete la siguiente tabla.
VP1-P2
VS1-S2
VP2-S2
Valores medidos
4. Concluya al respecto de la polaridad del transformador:
Polaridad del Transformador= _______________________
PARTE II. Relación de Transformación a partir de mediciones de tensión.
5. A partir de los datos de placa medidos anteriormente, y de los valores de tensiones
mostrados en la tabla 3.1, conecte directamente el devanado primario del transformador a la
fuente de Vac variable, y proceda a medir la tensión inducida en el devanado secundario del
transformador en condición de vacío (sin carga conectada), para cada uno de los datos
mostrados. Esto le servirá para obtener la relación de transformación para los diversos
valores de la tabla 3.2, en condición de vacío. Considere:
a.
Nota: En caso de ser necesario, y dependiendo de los datos de placa del
transformador, deberán cambiarse los valores de tensión sugeridos en la tabla 3.2,
de tal forma de obtener una muestra de diez datos de medición, sin sobrepasarse
de la tensión nominal del transformador. Pregunte al instructor al respecto de
cualquier cambio posible.
Relación de Transformación a partir de Tensiones
Tensión sugerida
(Vp)
Tensión inducida
(Vs)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tabla 3.2.
Relación de Transformación
(a=Vp/Vs)
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Sistemas Eléctricos Lineales II
6. De manera similar al procedimiento realizado en la parte anterior, y en caso de que el
transformador tenga otro devanado en el secundario (tap central), utilice esa derivación
como terminal de salida y proceda a medir la tensión inducida en el devanado secundario del
transformador en condición de vacío (sin carga conectada), para cada uno de los datos
mostrados. Esto le servirá para obtener la relación de transformación para los diversos
valores de la tabla 3.3, en condición de vacío.
Relación de Transformación a partir de Tensiones
Tensión sugerida
(Vp)
Tensión inducida
(Vs)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tabla 3.3.
7. Desarme el circuito de prueba.
Relación de Transformación
(a=Vp/Vs)
Sistemas Eléctricos Lineales II
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PARTE III. Relación de Transformación a partir de mediciones de corriente.
8. Compruebe la relación de transformación a partir de valores de corriente. Para ello deberá
conectar el devanado primario del transformador a la fuente de Vac variable, observando
que inicialmente tenga una tensión mínima (de preferencia 0 voltios). Conecte una carga
resistiva (resistencia de potencia) de 200Ω ó 220Ω directamente al devanado secundario del
transformador. Considere que:
a. En caso de no tener los valores de resistencia sugeridos anteriormente, puede
utilizar otro valor como resistencia de carga, previa consulta con el instructor.
b. Regule la fuente de Vac variable para alimentar el devanado primario hasta
obtener un nivel de tensión de 50Vac.
c.
En caso de ser necesario, y dependiendo de los datos de placa del transformador,
deberá cambiarse el valor de la tensión sugerido para la prueba.
d. Mida los valores de corriente, tanto en el devanado primario como en el devanado
secundario, y complete la tabla 3.4.
Relación de Transformación a partir de la corriente
Ip
Is
a=Is/Ip
Tabla3.4.
9. Repita el procedimiento anterior, pero en esta ocasión deberá cambiar el devanado
secundario (tap central) con el objetivo de cambiar la relación de transformación. Complete
la tabla 3.5.
Relación de Transformación a partir de la corriente
Ip
Is
a=Is/Ip
Tabla 3.5.
10. Desarme el circuito de prueba.
Bibliografía
• Hayt, William. Kemmerly, Jack E. Análisis de circuitos en ingeniería. Sexta Edición.
MCGRAW HILL.
• Alexander / Sadiku. Fundamentos de circuitos eléctricos.
• Skilling, Hugh. Circuitos en ingeniería eléctrica. Editorial CECSA 1987.
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Sistemas Eléctricos Lineales II
Hoja de cotejo: 3
Guía 3. Relación de Transformación
Puesto No:
Alumno:
Docente:
GL:
Fecha:
EVALUACION
%
CONOCIMIENTO
08/-10
Conocimiento y
explicación incompleta
de los fundamentos
teóricos
Conocimiento completo
y explicación clara de los
fundamentos teóricos
Un porcentaje de
mediciones, entre el 0%
y 45% son satisfactorias
en términos de exactitud
y precisión esperadas.
Un porcentaje de
mediciones, entre el 45%
y 75% son satisfactorias
en términos de exactitud
y precisión esperadas.
Un porcentaje de
mediciones, entre el
75% y 100% son
satisfactorias en
términos de exactitud y
precisión esperadas.
La información brindada
en los reportes, tareas e
investigación
complementaria es
insuficiente.
La información brindada
en los reportes, tareas e
investigación
complementaria contiene
menos elementos de lo
solicitado.
La información brindada
en los reportes, tareas e
investigación
complementaria es
suficiente.
20%
No interpreta
correctamente todos los
resultados obtenidos
durante la práctica, aún
con apoyo del docente.
Interpreta correctamente,
aunque con apoyo
docente, los resultados
que se obtienen durante
la práctica.
Interpreta correctamente
los resultados obtenidos
durante la práctica.
10%
Se ha tardado un
tiempo mucho mayor al
esperado para realizar
la práctica.
Se ha tardado un tiempo
poco mayor al esperado
para realizar la práctica.
El tiempo de realización
de la práctica es mejor
que el esperado.
No tiene actitud
proactiva para realizar
las mediciones durante
la práctica.
Su actitud es
parcialmente proactiva
para realizar las
mediciones durante la
práctica.
Muestra claramente una
actitud proactiva para
realizar las mediciones
durante la práctica.
20%
20%
ACTITUD
10%
TOTAL
5-7
Conocimiento deficiente
de los fundamentos
teóricos durante la
evaluación previa de la
práctica.
20%
APLICACIÓN DEL
CONOCIMIENTO
1-4
100%
Nota