Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la EducacinFacultad de Ciencias e Ingenieras Fsicas y FormalesEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica, Mecnica Elctrica y Mecatrnica

Docente:Ing. Chirinos Apaza Luis AdrianCurso:Mquinas ElctricasTrabajo:Ensayos de Vaco y CortocircuitoAlumno:Kengdall Folmer Vctor AlejandroCdigo:2012600621Semestre:VIIGrupo:02

Arequipa, Per2015Ensayos de Vaco y Cortocircuito

1) Objetivos Determinar mediante los ensayos correspondientes, los parmetros del circuito elctrico equivalente de un transformador monofsico2) Marco TericoLos parmetros del circuito equivalente de un transformador pueden determinarse si se efectan dos pruebas: la de circuito abierto o en vaco y la de cortocircuito.Ensayo en vaco, ensayo de circuito abierto o evaluacin de las prdidas fijas en los transformadores (Determinacin de las prdidas en el hierro)Como su nombre lo dice supone dejar abierto un devanado del transformador, mientras el otro se excita aplicando el voltaje nominal. Aunque no importa el lado que se excite, es ms seguro realizar la prueba en el lado de bajo voltaje. Otra razn para realizar la prueba en este lado es la disponibilidad de fuentes de bajo voltaje en cualquier instalacin de pruebas. El ensayo consiste en aplicar al primario, la tensin nominal, obtenindose los valores de potencia y corriente.Al no haber carga en el circuito secundario, la corriente de vaco resulta de un valor muy pequeo y la potencia absorbida se debe entonces, fundamentalmente, a las prdidas en el hierro, ya que resultan despreciables las prdidas en el cobre. En la figura 1 se muestra el diagrama de conexin para la prueba de circuito abierto con ampermetro, voltmetro y vatmetro colocados en el lado de bajo voltaje.Si se supone que la prdida de potencia en el cobre en condiciones sin carga en el lado de bajo voltaje es despreciable, entonces el circuito equivalente aproximado correspondiente como se observa desde el lado de bajo voltaje es el que aparece en la siguiente figura:

Ensayo en cortocircuito o evaluacin de las prdidas variables de los transformadores (Determinacin de las prdidas en el cobre) Esta prueba se ha diseado para determinar las resistencias del devanado y las reactancias de dispersin. La prueba se realiza estableciendo un cortocircuito a travs de un devanado y excitando al otro con una fuente de voltaje. El voltaje aplicado se ajusta con cuidado para que cada devanado o arrollamiento conduzca la corriente nominal. El voltaje aplicado es una fraccin pequea del voltaje nominal. Por tanto ha de tenerse cuidado extremo al ejecutar esta prueba. Nuevamente no importa en cual lado se ejecute la prueba. Sin embargo la medicin de la corriente nominal indica que, para mayor seguridad, la prueba debe realizarse en el lado de alto voltaje.Dado que el valor de la tensin de cortocircuito resulta un valor muy pequeo, la potencia absorbida se debe, fundamentalmente, a las prdidas en el cobre, ya que resultan despreciables las prdidas en el hierro.En la figura 2 se muestra el diagrama de conexin para la prueba de cortocircuito con ampermetro, voltmetro y vatmetro colocados en el lado de alto voltaje, con un cortocircuito en el lado de bajo voltaje. En este caso el vatmetro registra la prdida en el cobre a plena carga.El circuito equivalente aproximado correspondiente a la prueba de cortocircuito es el siguiente:

Re1=R1+a2R2Xe1=X1+a2X2Si han de disgregarse las resistencias, se supondr que el transformador ha sido diseado para que la prdida de potencia en el lado de alto voltaje se a igual a la que ocurre el lado de bajo voltaje. Esto recibe el nombre de Criterio de diseo ptimo, segn el cual:0.5Re1=R1=a2R20.5Xe1=X1=a2X2Circuito equivalente del transformador real La figura muestra el circuito equivalente de un transformador de dos arrollamientos en el que sus lados primario y secundario estn relacionados mediante la relacin de transformacin Np/Ns. Este circuito puede servir para representar un transformador monofsico o cualquiera de las fases de un transformador trifsico, tanto en rgimen permanente como en procesos transitorios de baja frecuencia. En caso de tener que analizar el comportamiento completo de un transformador trifsico, adems de incluir la representacin de las tres fases, sera necesario tener en cuenta el tipo de conexin en ambos lados del transformador.En este trabajo slo se analizan circuitos adecuados para representar un transformador de dos arrollamientos funcionando en rgimen permanente y en condiciones de carga simtrica y equilibrada. En tales condiciones, un transformador trifsico se puede representar mediante un circuito equivalente monofsico.

Los parmetros que aparecen en el circuito de la figura tienen un significado fsico muy concreto: Rm y Lm son los parmetros del ncleo del transformador; Rm representa las prdidas en el ncleo, mientras que Lm representa el flujo de magnetizacin confinado en el ncleo y comn a los dos arrollamientos del transformador. Rp, Lp, Rs y Ls son los parmetros de los arrollamientos; Rp y Rs representan las prdidas por efecto Joule de los dos arrollamientos del transformador, y Lp y Ls representan los flujos de dispersin de cada arrollamiento. La relacin Np/Ns es la relacin entre el nmero de espiras de los lados primario y secundario del transformador, o lo que es igual la relacin de transformacin entre tensiones y corrientes nominales de ambos lados.La representacin de la Figura 1 no es la nica utilizada en estudios con transformadores. Es muy corriente el uso de circuitos equivalentes en los que los dos arrollamientos del transformador se representan mediante una sola resistencia y una sola inductancia, ya sea referida al lado primarioo al lado secundario. Por otro lado, los parmetros del ncleo, Rm y Lm, tambin podran haber sido situados en el lado secundario. En todos los casos se ha supuesto que el parmetro Lm es no lineal. Una representacin ms rigurosa habra considerado que tambin es no lineal el parmetro Rm, y habra tenido en cuenta la dependencia de Rm con respecto a la frecuencia.

3) Elementos a utilizar01 Transformador monofsico de 1 KVA, 220/110 V

01 Multimetro digital01 Ampermetro 0-5 01 Voltimetro de 0-300 V

01 Watimetro monofsico

Conductores elctricos varios

01 Variac monofsico

4) Actividades1) Armar el siguiente circuito

Figura 1.- Ensayo en vaco2) Registrar los valores de los instrumentos, cuando la tensin en V2 es la nominal (110V).Io (A)Vo (V)Wo (W)Rm ()Xm ()Zm ()

0.26226.828414.20767.70872.31

3) Regular el autotransformador variable desde cero voltios hasta conseguir que en ambos arrollamientos circule la corriente nominal del transformador (ms o menos 5%V nominal)4) Registrar los valores de los instrumentos para esta corriente nominal.IccVccWccRccXccZcc

8.98.92450.56810.82571.0022

5)Cuestionario1) Qu es la relacin de transformacin y cmo puede determinarse experimentalmente?La relacin de transformacin es una caracterstica de todos los transformadores, que permite conocer cul es la relacin de tensiones entre sus dos bobinados principales, indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensin de salida con respecto a la tensin de entrada, esto quiere decir, la relacin entre la tensin de salida y la de entrada.La relacin 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 nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , segn la ecuacin:

Se puede medir mediante voltmetros conectados en los terminales de sus bobinas principales.2) Haga la definicin correcta de: la corriente de vaco, la corriente por prdida en el ncleo y la corriente de magnetizacin, dibuje el diagrama fasorial de corrientes.La corriente de vaco es la corriente que circula por un borne de fase del devanado primario cuando se aplica a los bornes del devanado primario del transformador una tensin igual a la tensin de alimentacin asignada, a la frecuencia asignada del transformador, que corresponde a la tensin secundaria ms alta, estando los devanados secundarios a circuito abierto.Las corriente por prdida en el ncleo, corrientes parsitas o corriente de Foucault son un fenmeno elctrico descubierto por el fsico francs Lon Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magntico variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulacin de electrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault crean electroimanes con campos magnticos que se oponen al efecto del campo magntico aplicado (ver Ley de Lenz). Cuanto ms fuerte sea el campo magntico aplicado, o mayor la conductividad del conductor, o mayor la velocidad relativa de movimiento, mayores sern las corrientes de Foucault y los campos opositores generados.La corriente de magnetizacin es una condicin transitoria que ocurre cuando se energiza un transformador. El problema de esta corriente es que puede llegar a ser de 100 veces la corriente de vaco de rgimen permanente del transformador, o si se considera que esta corriente es del 5 al 8% de la corriente nominal, se alcanzarn corrientes instantneas de 5 a 8 veces la nominal.Teniendo el circuito equivalente de un trasformador referido al primario de la siguiente manera:

Donde llamaremos: U1la tensin del primarioE1la fuerza electromotriz inducida en el bobinado primarioU21 = a U2representa la tensin secundaria referida a primario E21 = a E2la fuerza electromotriz inducida en el bobinado secundario referida al primarioI1la corriente del primarioI10la corriente del primario en vaco del transformadorIPla componente de prdidasImla componente de magnetizacinI21 = I2/ala corriente del secundario referida al primarioR1la resistencia del bobinado primarioX1la reactancia de dispersin del bobinado primarioRPla resistencia que representa las prdidas en el hierro del ncleoXmla reactancia que representa la necesidad de corriente en el bobinado primario para tener un flujo magntico en el ncleoR21 = a2 R2la resistencia secundaria referida al primario

El diagrama fasorial correspondiente a este circuito es el de la siguiente figura:

3) Cul es la ventaja de realizar la prueba de circuito abierto en el lado de bajo voltaje? Es ms seguro realizar la prueba en el lado de bajo voltaje. Otra razn para realizar la prueba en este lado es la disponibilidad de fuentes de bajo voltaje en cualquier instalacin de pruebas suministradas.4) Por qu se prefiere ejecutar la prueba de cortocircuito en el lado de alto voltaje?La medicin de la corriente nominal indica que, para mayor seguridad, la prueba debe realizarse en el lado de alto voltaje.5) Dibuje el circuito equivalente del transformador ensayado en laboratorio con sus respectivos valores (R1, R2, X1, X2, Xm y Rm).

Donde los subndices 21 indican 2 para la prctica actual, de la misma manera, ZC1 es la suma vectorial de Xm y Rm, valores estudiados en prctica.As mismo el diagrama fasorial de acuerdo al circuito equivalente reducido sera:

6)Observaciones La multiplicacin de valores obtenidos a partir de un voltmetro y un ampermetro no da algo distinto que la potencia aparente S, no la potencia activa P. El valor obtenido mediante un vatmetro es la potencia activa P. Se debe tener un correcto manejo de los instrumentos del laboratorio, multmetros, vatmetro, bobinas y transformador. Mediante la presente prctica se ha entendido el procedimiento de circuito equivalente de corto circuito y circuito abierto. La precisin de los dispositivos digitales no es tan alta como la de los analgicos. Se debe tener especial cuidado a la hora de manejar el variac trifsico para evitar subidas rpidas de corriente.7)Conclusiones Se ha determinado mediante los ensayos correspondientes, los parmetros del circuito elctrico equivalente de un transformador monofsico. El ensayo de cortocircuito puede ser especialmente peligroso si no se tiene un buen control sobre la corriente suministrada. Se han estudiado los conceptos de corriente de vaco, corriente por prdida en el ncleo y corriente de magnetizacin. Mediante un voltmetro se puede determinar la relacin de transformacin de un transformador elctrico. Se ha estudiado las ventajas de hacer la prueba de cortocircuito o circuito abierto en el lado de alto o bajo voltaje respectivamente. Mediante la prctica realizada se concluye la veracidad y aplicacin de la teora estudiada.8) Bibliografahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://www.wikilengua.org/index.php/Terminesp:corriente_en_vac%C3%ADohttp://desenchufados.net/corriente-inrush-o-corriente-de-magnetizacion-de-un-transformador/http://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/electrotecnica_y_maquinas_electricas/apuntes/7_transformador.pdfhttp://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052011000100010#fig1Ing. Chirinos Apaza Luis Adrian

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