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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 3 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. 4 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 5 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) 6 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 7 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. 8 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