Labo Trifasico en Aceite

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICALABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA DE POTENCIA

INFORME

CURSO: Laboratorio de Máquinas Eléctricas Estáticas– ML223 A

PERIODO ACADÉMICO: 2014-II

EXPERIMENTO: El transformador trifásico tipo en aceite

REALIZADO POR:

García Vásquez, Andy Steven 20111300G Grandy Gonzales, Emilio Roger 20112601K Salas Cárdenas, Pablo Cesar 20111248E Oré Diaz, Deivis 20100164J Mundaca Malca, Alex 20100125D

FECHA DE LABORATORIO REALIZADO: Lunes 10/11/2014

EXPERIMENTO DIRIGIDO POR: Ing. Bernabé Alberto Tarazona Bermúdez

ENTREGA DEL INFORME: Lunes 17/11/2014

INFORME CALIFICADO POR: Ing. Bernabé Alberto Tarazona Bermúdez

Lima, Noviembre del 2014

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO TIPO SECO

1



Índice

I. INTRODUCCIÓN..........................................................................................................................3

II. OBJETIVOS..................................................................................................................................4

III. FUNDAMENTO TEÓRICO........................................................................................................5

IV. MATERIALES:..........................................................................................................................6

V. PROCEDIMIENTO........................................................................................................................7

VI. CUESTIONARIO.......................................................................................................................8

VII. OBSERVACIONES..................................................................................................................30

VIII. CONCLUSIONES....................................................................................................................30

IX. RECOMENDACIONES............................................................................................................30

X. BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................................30

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE

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I. INTRODUCCIÓN

En el presente laboratorio denominado TRANFORMADOR TRIFASICO EN ACEITE, nos planteamos los objetivos de la guía.

Como fundamento teórico nos centramos en el uso de este tipo de transformador y también su comparación frente a los transformadores trifásicos en seco.

A este transformador le realizamos las pruebas de relación de transformación, resistencia de arrollamientos, vacío y corto. De estas pruebas, verificamos los datos respecto al Protocolo de pruebas otorgado por el fabricante, Promelsa, el 21 de diciembre del 2012. Asimismo realizamos pruebas de carga al transformador para poder hallar su performance.

Finalmente presentamos unas observaciones, recomendaciones y conclusiones de este tipo de transformador.


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II. OBJETIVOS

Realizar la prueba de vacío y de cortocircuito en el transformador trifásico (3Ø) en aceite para determinar los parámetros del circuito equivalente del transformador

Determinar las pérdidas en el hierro y en el cobre, que ocurren en el transformador.

Hallar el rendimiento del transformador. Familiarización con el transformador trifásico refrigerado con aceite,

relacionado a las formas de conexión posibles y diferencias entre ellas. Identificación de bornes homólogos (igual polaridad relativa). Pronosticar el comportamiento del transformador trifásico bajo carga,

utilizando el circuito equivalente. Determinación de las características de regulación.


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III. FUNDAMENTO TEÓRICO

TRANSFORMADOR EN ACEITE:

Este tipo de transformador tiene la característica de que su refrigeración se hace utilizando aceite dieléctrico. Sus partes básicas son las siguientes:

1. Tanque conservador de aceite2. Aisladores pasa tapa de MT3. Aisladores pasa tapa de BT4. Placa característica5. Válvula para drenaje y toma de muestras de

aceite6. Deshumedecedor7. Indicador de nivel de aceite8. Conmutador con mando exterior9. Termómetro10. Orejas de izaje11. Tanque de aceite12. Borne de puesta a tierra13. Bases con canal U para fijación


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Algunos transformadores, en su instalación, presentan también un pozo o depósito colector, de capacidad suficiente para la totalidad del aceite del transformador, a fin de que, en caso de fuga de aceite, por ejemplo, por fisuras o rotura en la caja del transformador, el aceite se colecte y se recoja en dicho depósito.

En la embocadura de este depósito colector acostumbra a situarse un dispositivo apaga llamas para el caso de aceite inflamado, que consiste en unas rejillas metálicas cortafuegos, las cuales producen la auto extinción del aceite, al pasar por las mismas, o, como mínimo, impiden que la llama llegue a la caja del transformador y le afecte (efecto cortafuegos). En muchas ocasiones, estas rejillas metálicas cortafuegos o apaga llamas se sustituyen por una capa de piedras por entre las cuales pasa el aceite hacia el depósito colector. Actúan pues como apaga llamas o cortafuegos en forma similar a las mencionadas rejillas metálicas.

Las ventajas que estos presentan frente a los transformadores secos son:

Menor costo unitario. En la actualidad su precio es del orden de la mitad que el de uno seco de la misma potencia y tensión,

Menor nivel de ruido,

Menores pérdidas de vacío,

Mejor control de funcionamiento,

Pueden instalarse a la intemperie,

Buen funcionamiento en atmósferas contaminadas,

Mayor resistencia a las sobretensiones, y a las sobrecargas prolongadas,

Pueden ser diseñados para mayores potencias que los secos (estos solo se diseñan hasta 36kV y 15MVA)

Sin embargo, también presenta algunas desventajas:

La principal desventaja, es la relativamente baja temperatura de inflamación del aceite, y por tanto el riesgo de incendio con desprendimiento elevado de humos. Según la norma UNE, el valor mínimo admisible de la temperatura de inflamación del aceite para transformadores, es de 140 ºC. Este depósito colector representa un incremento significativo en el coste de la obra civil del centro de transformación (CT), y en ocasiones, cuando la haya, una cierta invalidación de la planta inferior a la del CT.


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El riesgo de incendio obliga también a que las paredes y techo de la obra civil del CT sean resistentes al fuego.

Debe efectuarse un control del aceite, pues está sujeto a un inevitable proceso de envejecimiento que se acelera con el incremento de la temperatura. Asimismo, aunque se trate de transformadores herméticos, sin contacto con el aire, puede producirse un incremento en su contenido de humedad, debido al envejecimiento del aislamiento de los arrollamientos, ya que la degeneración de la celulosa, desprende agua que va al aceite.

En efecto, en los transformadores en baño de aceite, los aislantes de los arrollamientos acostumbran a ser de substancias orgánicas tales como algodón, seda, papel y análogos, que en la clasificación de los aislantes para transformadores figuran comprendidos en la «clase A». Esto obliga a una labor de mantenimiento con controles periódicos del aceite, como mínimo de su rigidez dieléctrica, pues ésta disminuye mucho con el contenido de agua (humedad), y de su acidez (índice de neutralización), ya que los ácidos orgánicos, que por oxidación aparecen en el aceite, favorecen activamente el deterioro de los aislantes sólidos de los arrollamientos.

Como se aprecia, la presencia del aceite y sus riesgos implican, en resumen, un mayor mantenimiento y construcciones dedicadas, lo que incrementa los costos de instalación y de mantenimiento.

ACEITE DE TRANSFORMADOR

El Aceite para Transformadores o Aceite Aislante es, generalmente, un aceite mineral altamente refinado, que es estable y que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Estos se utilizan en el lleno de aceite del transformador para aislar, suprimir la corona y el arco, y para servir como un refrigerante. Se rigen mediante la norma IRAM 2026.

Tipos de aceite:

Líquidos PCB: En la década de 1970, los transformadores montados en interiores usaban bifenil policlorinatado, o líquidos de PCB (por sus siglas en inglés), con fines de refrigeración. Se compone de varios átomos de cloro unidos a anillos benceno, este último es un carcinógeno. Grandes piezas de equipamiento siguieron utilizando líquidos PCB hasta diciembre del 2000. Este aceite era un agente de enfriamiento ideal para transformadores cerrados debido a su alto punto de ebullición, sus propiedades aislantes eficaces y su estabilidad química. Según la Agencia de Protección Ambiental, los líquidos de PCB se prohibieron en Estados Unidos en 1979.


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Aceite moderno de transformadores: El aceite de transformadores que se utiliza hoy en día es el aceite mineral norma ASTM D3487. Hay dos tipos de estos aceites: Tipo I y Tipo II. El aceite Tipo I se utiliza en equipos que no requieren mucha resistencia a la oxidación, mientras que el de Tipo II ofrece una mayor protección contra la oxidación.

Estándares de aceites minerales Tipo II: Según la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales, los aceites de Tipo II pueden tener no más del 0,3 por ciento de inhibidores de oxidación. Sus puntos de derrame no pueden ser superiores a -40 grados Fahrenheit (-4,5 grados centígrados) y no pueden tener puntos de anilina debajo de los 76 grados centígrados. El punto mínimo de detonación, o la temperatura en la cual un líquido puede vaporizarse en una forma de combustible, es de 294,99 grados Fahrenheit (146,11 grados centígrados). Debe tener una rigidez dieléctrica de al menos 29,9 KVA.

Estándares de aceites minerales Tipo I: El aceite Tipo I es similar en muchas formas al aceite de Tipo II. La mayor diferencia es en el contenido de inhibidor de oxidación. El aceite de Tipo I no puede tener más del 0,08% de la sustancia inhibidora, mientras que los aceites de Tipo II pueden tener un máximo de 0,3%. El aceite Tipo I puede tener un máximo de 0,3% de lodo por masa, mientras que el aceite de Tipo II sólo puede tener un máximo de 0,2%.


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IV. MATERIALES:

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Dy5 : de 5 KVA, 460/220V

AUTOTRANSFROMADOR TRIFÁSICO(VARIAC)


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MULTÍMETRO DIGITAL

ANALIZAR TRIFÁSICO

CARGA RESISTIVAS (FOCOS)


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CONDENSADORES DE 20 uF

MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO


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V. PROCEDIMIENTO :

Verificar las características físicas del transformador trifásico en aceite, anotar sus

datos de placa e identificar sus partes principales, anotar Temperatura ambiente.

Medir y anotar las resistencias de los bobinados de los lados de alta y baja del

trasformador.


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a) Prueba de Relación de Transformación Conectar el autotransformador (variac) al lado de baja tensión del transformador, luego regular el voltaje de salida del autotransformador empezando de 230 y disminuyendo cada 10 voltios hasta 190 voltios, anotar el voltaje en el lado de alta tensión del transformador.

b) Prueba de Vacío:

Alimentar el lado de baja tensión con 220 voltios y dejar abierto los bornes de alta tensión de acuerdo a la siguiente figura:


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Anotar las lecturas indicadas por los instrumentos de medición, ya que con estos valores se determinará los parámetros de vacío.

c) Prueba de Cortocircuito:

Previamente calcular las corrientes nominales de alta y de baja tensión del transformador trifásico. Con el circuito del ensayo desenergizado , conectar el lado de alta tensión del transformador al autotransformador trifásico (Variac) y regular este último a un voltaje tal que se obtenga la corriente nominal en el lado de alta tensión, asimismo, cortocircuitar los bornes de baja tensión de acuerdo a la figura mostrada. El ensayo de cortocircuito necesario para determinar las pérdidas en el cobre, se realiza aplicando la tensión de cortocircuito a uno de los devanados, manteniendo cortocircuitado el otro.

Tal como se vio en el ensayo para transformadores monofásicos, hay que aplicara al primario una tensión reducida, que se gradúa de manera de tener en el secundario la carga normal, acusada por el amperímetro. El vatímetro indica la potencia que absorbe una fase del transformador con secundario en cortocircuito. Las pérdidas totales en el cobre se calculan multiplicando esa lectura por 3.


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Y una vez que conocemos las pérdidas totales en el hierro y en el cobre de nuestro transformador trifásico, para determinar el rendimiento no hay más que conocer la potencia normal secundaria y aplicar la siguiente fórmula:

η=W 2

W 2+PFE+PCU

Dónde:

W 2 : es la potencia total trifásica para el secundario, en watts

PFE : son las pérdidas totales en el hierro

PCU : son las pérdidas en el cobre

d) Prueba con carga:

Acoplamos el interruptor trifásico a la entrada del transformador siguiendo un

orden de secuencia establecido (Ejemplo: RST) mostrado esquemáticamente en la

figura siguiente:

- Con el circuito anterior desenergizado, conectamos la carga balanceada:

Resistencias o focos incandescentes iguales conectadas en delta y/o estrella.

Condensadores iguales conectadas en delta y/ o estrella. 01 motor eléctrico trifásico


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- Se deben conectar los focos incandescentes para obtener 4 diferentes % de la intensidad nominal secundaria, es decir, con diferentes índices de carga a fin de evaluar posteriormente bajo que índice presenta una mayor eficiencia. Para cada caso medir potencia, factor de potencia consumida por la carga, asimismo, medir las corrientes y voltajes de línea y de fase en el primario y secundario.

- Armar una carga trifásica desbalanceada que contenga focos incandescentes, condensadores y 01 motores eléctrico, luego, medir potencia, factor de potencia consumida por la carga, asimismo, medir las corrientes y voltajes de línea y de fase en el primario y secundario.


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VI. CUESTIONARIO

Prueba de Relación de transformación (añadido)

De la prueba de relación de transformación, graficar la relación de transformación vs Voltaje de entrada y explicar los resultados.

Tabla de datos de la prueba de relación de transformación para cada voltaje de línea del transformador.

Vref (V) Vent (V) Vsal (V) Relación de transf

230

u-v 230.8 U-V 479.5 2.0776v-w 228.7 V-W 480 2.0988u-w 231.5 U-W 483.8 2.0898prom

230.3333 PROM 481.1000 2.0887

220

u-v 219.6 U-V 457.2 2.0820v-w 218 V-W 456.5 2.0940u-w 220.5 U-W 460.3 2.0875prom

219.3667 PROM 458.0000 2.0878

210

u-v 209.8 U-V 437.1 2.0834v-w 208.5 V-W 436.6 2.0940u-w 211.1 U-W 440 2.0843prom

209.8000 PROM 437.9000 2.0872

200

u-v 200.7 U-V 417.9 2.0822v-w 198.6 V-W 418 2.1047u-w 201.6 U-W 422 2.0933prom

200.3000 PROM 419.3000 2.0934

190

u-v 191.3 U-V 398 2.0805v-w 190.4 V-W 397.5 2.0877u-w 192 U-W 401.5 2.0911prom

191.2333 PROM 399.0000 2.0865


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Tabulamos solo los datos promedios para sacar una gráfica.

El valor de relación de transformación 2.0909 con un error admisible de +-0.5%.

Voltaje entrada(V)

Relación de Transformación

RT 460/220 V

% Error

232.6667 2.0887 2.0909 0.10%222.1333 2.0878 2.0909 0.15%211.5333 2.0872 2.0909 0.18%201.5000 2.0934 2.0909 -0.12%191.0333 2.0865 2.0909 0.21%

180.0 190.0 200.0 210.0 220.0 230.0 240.02.0820

2.0840

2.0860

2.0880

2.0900

2.0920

2.0940

Voltaje de entrada vs. Relación de Transformación

Voltaje de entrada

Rela

ción

de T

rans

form

ació

n

De la tabla tenemos que para el rango mostrado trabajamos con un porcentaje de error de relación de transformación admisible.


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Prueba resistencia de bobinados (añadido)

Para la medida de las resistencias de los arrollamientos implementamos el siguiente circuito.

En cada arrollamiento también se implementa el circuito mostrado u-v, v-w, u-w, U-V, V-W y U-W.

Lado de Baja

V 5.1 R1 2.1Varrollamiento(V

)VR1 (V) RESITENCIAS(Ω)

u-v 0.558 4.620 0.2536v-w 0.554 4.640 0.2507u-w 0.554 4.640 0.2507

PROMEDIO 0.2517

Lado de Alta

V 6.8 R1 2.1Varrollamiento(V) VR1 (V) RESITENCIAS(Ω)U-V 2.11 4.62 0.9591V-W 2.11 4.64 0.9550U-W 2.11 4.64 0.9550

PROMEDIO 0.9563

La temperatura ambiente de esta prueba realizada el 10 de noviembre del 2014 a las 11.30 a.m. fue de 21oC.

Los datos del protocolo de prueba realizado por Promelsa el 21 de diciembre del 2012 a 20oC, fueron de bobinado de baja 0.22416Ω y de alta de 0.856Ω. Cercanos a los tomados por nosotros.


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Presentamos una tabla de nuestra prueba FIM UNI comparada con la de Promelsa para cuantificar nuestro error:

P. FIM UNI P. PROMELSA % ERRORRAT 0.9563 0.856 11.717RBT 0.2517 0.22416 12.285

Los errores son elevados pero también no coincidimos con la temperatura de ambas pruebas y también tenemos 2 años de diferencia de la prueba de Promelsa.

Para hallar la resistencia a temperatura garantizada con nuestros datos utilizamos la siguiente formula.

R75o C=Ra(35.4+75)235.4+Ta

Tabla con resultados a temperatura garantizada.

RBT (Ω) RAT (Ω)

0.30471 1.15775


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Prueba de vacío y de corto.

1. Determinar los parámetros que representan el transformador real, las pérdidas en el mismo y la eficiencia del transformador trifásico.

Prueba de Vacío.

Voltaje(V) Intensidad(A) Potencias

u-v 224 u 1.353 P(W) 148v-w 218.8 v 1.174 Q(VAR) 459u-w 220.4 w 1.123 fp 0.3

prom 221.067

prom 1.217

Resumen:

Vn(V) Io(A) P(W)

221.0667 1.2167 148

Hallando los parámetros del circuito equivalente:

Conductancia:

Admitancia:

Susceptancia:

gBT(Ω^-1) YBT(Ω^-1) bBT(Ω^-1)

0.003028 0.009533 0.009039


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Prueba de Cortocircuito.

Voltaje(V) Intensidad(A) Potencias

u-v 3.6 u 12.6 P(W) 1163v-w 2.7 v 13.01 Q(VAR) 1290u-w 4.4 w 12.76 fp 0.66

prom 3.567 prom 12.790

Los datos de potencia dados por el analizador de calidad son errados tomaremos el dato de fdp, los voltajes de línea y corrientes de fase para hallar la potencia activa.

Voltaje(V) Intensidad(A) Vfase(V) Sfase(VA)u-v 3.6 u 12.6 2.078 26.188v-w 2.7 v 13.01 1.558 20.280u-w 4.4 w 12.76 2.540 32.414

prom 3.567 prom 12.790 suma 78.883fdp 0.66 P (W) 52.063

Resumen:

Vo(V) In(A) P(W)

3.567 12.790 52.63

Hallando los parámetros del circuito equivalente:

Resistencia:

Impedancia:

Reactancia:


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Parámetros de corto.

Temperatura ReqBT(Ω) ZeqBT(Ω) XeqBT(Ω) Pn(CU)21oC 0.1061 0.1610 0.1211 52.063475oC 0.1310 0.1784 0.1211 64.2819

Tabla de Perdidas.

Pfe(W) 148PCU 21oC(W) 52.063PCU 75oC(W) 64.281

Eficiencia del transformador trifásico para una carga nominal de fdp=1

Calculamos eficiencia a Temperatura 21oC.

η%=α ∙SN ∙cosθL

α ∙SN ∙cosθL+PN Fe+α 2∙ PN Cu

×100

η %= 1∙5000 ∙15000+148+52.063

× 100=96.15 %

Calculamos eficiencia a Temperatura garantizada 75oC.

η %= 1∙5000 ∙15000+148+64.281

× 100=95.93 %


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2. Del ensayo de vacío trazar las curvas del factor de potencia Cos θ (%); Potencia consumida P0 (W) y corriente en vacío I0 (A) en función de la tensión de alimentación.

Tabla de datos.

Vref(V) Voltaje(V) Intensidad(A) Potencias

220u-v 224 u 1.353 P(W) 148v-w 218.8 v 1.174 Q(VAR) 459u-w 220.4 w 1.123 S(VA) 482

prom 221.07 prom 1.217 fp 0.3

165u-v 166.9 u 0.337 P(W) 45v-w 161.7 v 0.336 Q(VAR) 81u-w 165.4 w 0.280 S(VA) 93

prom 164.67 prom 0.318 fp 0.48

110u-v 114.2 u 0.154 P(W) 19v-w 108.7 v 0.164 Q(VAR) 24u-w 109.2 w 0.151 S(VA) 31

prom 110.7 prom 0.156 fp 0.62

Datos para las gráficas

Voltaje de Alimentació(V)

Factor de potencia

Potencia(W)

Intensidad(A)

221.1 0.3 148 1.22164.7 0.48 45 0.32110.7 0.62 19 0.16


25



90.0 110.0 130.0 150.0 170.0 190.0 210.0 230.00

0.10.20.30.40.50.60.7

VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN VS FACTOR DE POTENCIA

Voltaje(V)

Fact

or d

e po

tenc

ia

90.0 110.0 130.0 150.0 170.0 190.0 210.0 230.00

20406080

100120140160

VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN VS POTENCIA

Voltaje(V)

Pote

ncia

(W)

90.0 110.0 130.0 150.0 170.0 190.0 210.0 230.00.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN VS INTENSIDAD

Voltaje(V)

Inte

nsid

ad (A

)


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3. Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia consumida PCC (W), la tensión de la impedancia VCC (V) como funciones de la corriente de cortocircuito ICC (A).

Tabla de datos.

Vref(V) Voltaje(V) Intensidad(A) Potencias

13.12u-v 3.6 u 12.6 P(W) 52.06v-w 2.7 v 13.01 Q(VAR) 59.26u-w 4.4 w 12.67 S(VA) 78.88

prom 3.6 prom 12.760 fp 0.66


prom 2.1 prom 9.343 fp 0.69


prom 1.3 prom 6.578 fp 0.68

Datos para las gráficas

Voltaje de Alimentació(V)

Factor de potencia

Potencia(W)

Intensidad(A)

3.6 0.66 52.06 12.7602.1 0.69 23.45 9.3431.3 0.68 10.07 6.578


27



6 7 8 9 10 11 12 13 140

10

20

30

40

50

60

INTENSIDAD DE CORTO CIRCUITO VS. POTENCIA DE CORTO CIRCUITO

Intensidad (A)

Pote

ncia

(W)

6 7 8 9 10 11 12 13 140

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

INTENSIDAD DE CORTO CIRCUITO VS. TENSIÓN DE CORTO CIRCUITO

Intensidad(A)

Volta

je (V

)


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4. Calcular la regulación de tensión para una carga nominal con Cos θ = 0.91 inductivo. Asimismo calcular la eficiencia del transformador para estas condiciones:

Datos:

I(A) 13.1216V(V) 127.017Cos(Ɵ) 0.9100Sen(Ɵ) 0.4146Req 21oC(Ω) 0.1061Req 75oC(Ω) 0.1310Xeq(Ω) 0.1211S(VA) 5000α 1cos 0.9100Pfe(W) 148PCU 21oC(W) 52.063PCU 75oC(W) 64.281


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Regulación:

A 21oC:

r %=1.52 %

A 75oC temperatura garantizada:

r %=1.75%

Eficiencia

η%=α ∙SN ∙cosθL

α ∙SN ∙cosθL+PN Fe+α 2 ∙ PN Cu

×100

A 21oC:

n%=95.78 %

A 75oC temperatura garantizada:

n%=95.54 %

Ensayo de carga:

1. Explicar el significado de cada una de las características de placa de este tipo de transformadores.

Características de placa del transformador:

a. Orden de fabricación: Es el número del pedido hecho a la empresa fabricadora o distribuidora de transformadores, en este caso.

b. Número de serie: Es el número único que identifica al transformador.c. Norma de fabricación: Norma bajo la cual se rige la fabricación del

transformador.d. Número de fases: Si es monofásico o trifásico.


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e. Potencia nominal: Potencia aparente máxima que el trasformador puede suministrar.

f. Voltajes nominales: Voltajes para los cuales fue diseñado, trabaja y han sido calculadas sus pérdidas.

g. Corrientes nominales: Corriente de fase de plena carga que puede pasar por sus devanados.

h. Nivel de aislamiento int. Primario: i. Nivel de aislamiento int. Secundario: j. Grupo de conexión: Indica cómo está configurado el transformador

ibnteriormente.k. Tcc 75°C: l. Frecuencia: Frecuencia de la red a la que debe trabajar el transformador

para operar con condiciones de diseño.m. Calentamiento aceite/cobre: n. Tipo de enfriamiento: Puede referirse a cualquiera de estos 4: ONAN: Oil

Natural Air Natural (Aceite y aire no forzados), ONAF: Oil Natural Air Forced (Aceite no forzado y aire forzado), OFAF (Aceite y aire forzados) o OFWF (Aceite y agua forzados).

o. Clase de aislamiento térmico:

Clase Y: 90º C Papel, algodón, seda, goma natural, Clorido de Polivinilo, sin impregnacion.

Clase A: 105º C Igual a la clase Y pero impregnado, mas nylon.

Clase E: 120º C Polietileno de teraftalato (fibra de terileno, film melinex) triacetato de celulosa

Enamel-acetato-polivinilo

Clase B: 130º C Mica, fibra de vidrio (Borosilicato de alumino libre de alcalinos), asbestos

bituminizados, baquelita, enamel de poliester.

Clase F: 155º C Como los de la clase B pero con alkyd y resinas basadas en epoxy, poliuretano.

Clase H: 180º C Como los de clase B con algutinante resinoso de siliconas, goma siliconada

poliamida aromatica (papel nomex y fibra), film de poliamida (enamel, varniz

y film) y enamel de estermida.

Clase C: >180º C Como la clase B pero con aglutinantes inorgánicos apropiados (Teflon


31



Mica, Mecanita, Vidrio, Ceramicos, Politetrafluoroetileno).

p. Altitud de operación: Altitud máxima a la que opera con condiciones de diseño. Más allá de esta puede variar la temperatura garantizada y otros parámetros.

q. Montaje: Indica dónde puede ser usado, si en interiores o en exteriores.r. Tipo/Marca del aceite: Indica las características del aceite dieléctrico con el

que cuenta.s. Peso de la parte activa: Peso de todo lo que interviene en la transformación

de la electricidad (bobinas, núcleo, etcétera)t. Peso del aceite: Peso del aceite usado para refrigeración.u. Peso total: Peso de la parte activa más el peso del aceite.v. Año de fabricación: Año en el cual fue fabricado.

2. Describir cada una de las partes de este tipo de transformadores.

Están enumeradas en el fundamento teórico, y sus nombres especifican su función.

3. Detallar los usos de este tipo de transformadores.

Estos transformadores son instalados en lugares donde la atmósfera es muy contaminada y para transmisión de grandes potencias, ya que soportan mejor ambas condiciones que uno en seco.

Así mismo son útiles para trabajar a la intemperie, por lo que se les ve en muchos lugares de la ciudad en donde se aprecian transformadores aéreos.

4. Explicar la utilidad de los Taps en este tipo de transformadores.

En este transformador los taps se usan para aproximarse al voltaje que está recibiendo el transformador en el lado de baja, el cual deberá ser convertido a 460V ya que se trata de un trasformador elevador. Con ello se garantiza el voltaje de salida en el lado de alta tensión. Esto le permite adaptarse a cualquier voltaje suministrado o enfrentar caídas de tensión en las líneas.

Para 6 focos:


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6 FOCOSV autotrafo(V) Ventrada (V) V salida (V) I salida (A) Potencias

220

u-v 217.2 U-V 453.1 I U 0.825 ƩP(W) 639v-w 216.7 V-W 452 I V 0.819 ƩQ(VAR) 0w-u 217.3 U-W 453.8 I W 0.817 ƩS(VA) 639

prom 217.07 PROM 452.97 PROM 0.82 f.d.p 1

Para 12 focos:


220

u-v 217.2 U-V 450.2 I U 1.493 ƩP(W) 1174v-w 216.7 V-W 449.1 I V 1.458 ƩQ(VAR) 0w-u 217.3 U-W 450.5 I W 1.584 ƩS(VA) 1174


Para 18 focos:



33



220



Para 24 focos:


220



5. Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1, graficar la curva V vs I.

Nro. de Focos Voltaje(V) Corriente (A)6 FOCOS 452.97 0.820

12 FOCOS 449.93 1.5118 FOCOS 446.30 2.3724FOCOS 442.2 3.13


34



0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500436.00438.00440.00442.00444.00446.00448.00450.00452.00454.00

Voltaje(V) vs Corriente(A)

6. Para las diversas cargas resistivas dispuestas, construir el circuito monofásico equivalente y determinar: La regulación de tensión.

6 FOCOS Y 1 MOTOR(440v)V autotrafo(V) Ventrada (V) V salida (V) I salida (A) Potencias

220

u-v 217.2 U-V 445.2 I U 1.409 ƩP(W) 722v-w 216.7 V-W 444 I V 1.343 ƩQ(VAR) 787w-u 217.3 U-W 447.9 I W 1.383 ƩS(VA) 1509

prom 217.07 PROM 445.70 PROM 1.38 f.d.p 0.67

6 FOCOS(100 W),2 FOCOS(300 W),2 CONDENSADORES (20uF) Y 1 MOTOR(440v)V autotrafo(V) Ventrada (V) V salida (V) I salida (A) Potencias

220


prom 217.07 PROM 443.57 PROM 1.61 f.d.p 0.96


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r (%)=V sin carga−V concarga

V concarga

Prueba de VacíoV baja 221.07

a 0.48V alta=Vsin carga 462.231

Nro de cargas V sin carga V con carga r(%)6 focos 462.231 452.97 2.045

12 focos 462.231 449.93 2.73418 focos 462.231 446.3 3.57024 focos 462.231 442.2 4.5306 F;1 M 462.231 445.7 3.709

6 F(100w);1 M;2F(300w);2 C(20uF) 462.231 443.57 4.207

7. La eficiencia del transformador para estas condiciones:

I2N=6.28 A

CARGAS Pútil(W) Pfe(W)PcuN

3ø(W) I salida α^2 η%6 FOCOS 639 148 64.281 0.82 0.0170 81.081

12 FOCOS 1174 148 64.281 1.51 0.0578 88.55618 FOCOS 1839 148 64.281 2.37 0.1424 92.12724FOCOS 2399 148 64.281 3.13 0.2484 93.6026 F;1 M 722 148 64.281 1.38 0.0483 82.693

6 F(100w);1 M;2F(300w);2 C(20uF) 1187 148 64.281 1.61 0.0657 88.633

8. Comparar las pérdidas en el cobre con las pérdidas de carga (75°C) dada por la expresión:


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Según la prueba de corto:

PcuN3ø (75°C)=64.281 W

PL (75 ° )=3∗¿)

PL (75 ° )=67.203W

Las pérdidas de carga a 75°C es mayor que la pérdida de cobre nominal.

9. Grafique la curva índice de carga vs Rendimiento. ¿Qué puede notar?, Sustente su repuesta y desarrolle la expresión analítica adecuada.

η% α81.081 0.13188.556 0.24092.127 0.37793.602 0.49882.693 0.22088.633 0.256

80.000 82.000 84.000 86.000 88.000 90.000 92.000 94.000 96.0000.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

f(x) = 0.00258432776919118 x² − 0.42692598182305 x + 17.795777607361R² = 0.931677744036703

α vs n%

η%

α


37



A mayor acercamiento a la corriente nominal del trafo la eficiencia de operación del trafo aumenta.

10.Elabore un diagrama fasorial total, tomando en cuenta los desfasajes entre fases originados por el tipo de conexión usada.

Para el motor:

V s=437∠0 V

a=0.48

ϕ=82.53

I 2=1.38 A

Req 2=0.9463 Ω

Xeq 2=0.374 Ω

11.-Para las condiciones de la carga usada y en base a su análisis anterior,

diga usted si sería favorable usar otro tipo de conexión, de ser así indique

cual sería y que ventajas y desventajas obtendría respecto al caso ensayado.

El tipo de conexión Dy5 no presenta muchos inconvenientes, pues su utilización

es adecuada a las características generales que presenta la conexión en triangulo

y estrella. Este tipo de conexión es muy empleado como conexión para


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transformadores elevadores al principio de la línea y no al final, porque cada fase

del devanado primario ha de soportar la tensión entre fase de red.

Las ventajas de este tipo de conexión es que no presenta problemas con las

componentes en sus voltajes de terceros armónicos. Como mencionamos es muy

útil para elevar el voltaje a un valor muy alto. Además de eso al producirse un

desequilibrio en la carga, no motiva asimetría del flujo, por producirse un reparto

entre las tres columnas del primario. Las ventajas que esta conexión presenta y

los escasos inconvenientes motivan la utilización de este transformador tanto en

trasmisión como en distribución de energía.

Las desventajas de este tipo de conexión son la falla de una fase deja fuera de

operación al transformador. No se dispone de neutro en el primario para

conectarlo con la tierra. Esto no es precisamente un inconveniente, pues, por lo

general en el circuito del primario del transformador hay una toma de tierra, sea en

el generador, sea en el secundario del transformador elevador de tensión. El

devanado en delta puede ser mecánicamente débil. Debido al desplazamiento que

existe en las fases entre las mitades de los enrollamientos, que están conectados

en serie para formar cada fase, los enrollamientos que están en estrella

interconectadas, requieren de un 15.5% más de cobre, con el consiguiente

aumento del aislamiento total. El tamaño del armazón, debido a las razones

expuestas anteriormente, es mayor con el aumento consiguiente del coste del

transformador.

12.-Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red, las

corrientes medidas por el amperímetro y el circuito equivalente aproximado

del transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las

potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia.

Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos

por los respectivos instrumentos (vatímetro y cosfímetro), indicar % de error

y las posibles causas de los mismos.

Para 6 focos:


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Potencia consumida:

S=√3V linea promedio∗I linea promedio=643.345 VA

Potencia consumida dato:

S=639VA

Tan (ϕ) = X L /RL , X L=0

Tan (ϕ)= 0 ϕ=0, POR LO TANTO: Cos (ϕ)= 1

% Error de S= 0.675 %

% Error de f.d.p= 0 %

Para motor con 6 focos:

V salida (V) I salida (A)U-V 445.2 I U 1.409V-W 444 I V 1.343U-W 447.9 I W 1.383

PROM 445.70 PROM 1.38

Potencia consumida:

S=√3V linea promedio∗I linea promedio=1065.325VA

Potencia consumida dato:

S=1068VA

Cos (ϕ)=0.70

Dato: Cos (ϕ)= 0.67


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V salida (V) I salida (A)U-V 453.1 I U 0.825V-W 452 I V 0.819U-W 453.8 I W 0.817

PROM 452.97 PROM 0.82



% Error de S= 4.28%

% Error de f.d.p=25%

VII. OBSERVACIONES

Las corrientes en cada fase no tenían el mismo valor.

Al agregar más cargas resistivas (focos) en paralelo la relación voltaje

corriente era inversamente proporcional.

A mayor acercamiento a la corriente nominal del trafo la eficiencia de operación

del trafo aumenta.

Del ensayo con cargas en general, él analizador trifásico arroja un factor de

potencia demasiado erróneo.


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VIII. CONCLUSIONES

La medida de los parámetros del transformador trifásico deben realizarse

según la norma. En el caso de la resistencia, lo más correcto es hacer el

método del voltímetro amperímetro con una fuente DC.

El valor de las eficiencias con carga esta entre 81% y 93% lo que se podría

decir que el transformador aún sigue trabajando en óptimas condiciones.

El valor de la regulación con cargas como máximo llega al 4.5% esto nos

dice que su regulación está dentro del lime que es 5%.


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IX. RECOMENDACIONES

El laboratorio debería contar con más focos entre 300-400 W para poder

realizar mejor la experiencia con cargas.

Verificar que la red trifásica con la que contamos tenga sus valores

aproximados al nominal, para que no exista una diferencia de 10V entre

una y otra fase.

Como estamos trabajando con corrientes altas debemos tener cuidado al realizar

la experiencia, y si es posible realizarla con botas aislantes.


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X. BIBLIOGRAFIA

http://ingenieriaelectricaexplicada.blogspot.com/2009/11/transformador-en-bano-de-aceite-vs.html

http://www.promelsa.com.pe/pdf/cat-transformadores-promelsa.pdf http://www.efn.uncor.edu/departamentos/electro/cat/eye_archivos/apuntes/

a_practico/Cap%202%20Pco.pdf http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1892


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