LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS

OBJETIVOS:1. Conocer las relaciones de voltaje y corriente de un transformador.2. Estudiar las corrientes de excitacin, la capacidad en voltamperes y las corrientes de cortocircuito de u transformador.EXPOSICION

Los transformadores son probablemente la parte del equipo de mayor uso en la industria elctrica.Varan en tamao desde unidades miniatura para radios de transistores, hasta unidades gigantescas que pasan toneladas y que se emplean en las estaciones centrales de distribucin de energa elctrica. Sin embargo, todos los transformadores tienen las mismas propiedades bsicas, que son las que se vern a continuacin.

Cuando existe una induccin mutua entre dos bobinas o devanados, un cambio en la corriente que pasa por uno de ellos induce un voltaje en el otro. Todos los transformadores poseen un devanado primario y uno o ms secundarios. El devanado primario recibe energa elctrica de una fuente de alimentacin y acopla esta energa al devanado secundario mediante un campo magntico variable. La energa toma la forma de una fuerza electromotriz que pasa por el devanado secundario y, si se conecta una carga a este, la energa se transfiere a la carga. As pues, la energa elctrica se puede transformar de un crculo a otro sin que exista una conexin fsica entre ambos. Los transformadores son indispensables en la distribucin de potencia elctrica que este a una corriente y voltajes dados, en una potencia equivalente a otra corriente y voltaje dados.Cuando un transformador est funcionando, pasan corrientes alternas por sus devanados y se establece un campo magntico alterno en un ncleo de hierro. Como resultado, se produce prdidas de cobre y hierro que representan potencial real (watts) y que hacen que el transformador se caliente. Para establecer un campo magntico se requiere una potencia reactiva (vars) que se obtiene de la lnea de alimentacin. Por estas razones, la potencia total entregada al devanado primario es siempre ligeramente mayor que la potencia total entregada por el devanado secundario. Sin embargo, se puede decir, que aproximadamente en casi todos los transformadoresa) Potencia del primario (watts) = Potencia del secundario ( watts)b) Voltamperes del primario (VA) = Voltamperes del secundario (VA)c) Vars del primario = vars del secundario

Cuando el voltaje del primario se eleva ms all de su valor nominal, el ncleo del hierro (laminaciones) comienza a saturarse y la corriente de magnetizacin (de excitacin) aumenta gran rapidez.Los transformadores pueden sufrir cortocircuitos accidentales causados por desastres naturales o motivados por el hombre. Las corrientes de cortocircuitos pueden ser muy grandes y, a menos que se interrumpan, queman al transformador en un corto tiempo. El objetivo de este Experimento de Laboratorio es demostrar estos puntos importantes

INSTRUMENTOS Y EQUIPO

Mdulo de transformador EMS 8341 Mdulo de fuente de alimentacin (120 / 280V c-d) EMS 8821 Mdulo de medicin de c-a (100/100/250/250V) EMS 8426 Mdulo de medicin de c-a (0,5/0,5/0,5 A) EMS 8425 Cables de conexin EMS 8941 Otros: Ohmmetro

PROCEDIMIENTOS

Advertencia! En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes No haga ninguna conexin cuando la fuente est conectada La fuente debe desconectarse despus de hacer cada medicin

1. Examine la estructura del Mdulo EMS 8341de transformador, fijndose especialmente en el transformador, los terminales y el alambrado.a) El ncleo del transformador esta hecho de copas delgadas (laminaciones) de acero. Identifquelob) Observe que los devanados del transformador estn conectados a las terminales mantadas en la bobina del transformador.c) Observe que estos devanados van conectados a las terminales de conexin montadas en la cara del mdulo.

2. Identifique los tres devanados independientes del transformador marcados en la cara del mdulo: a) Anote el voltaje nominal de cada uno de los tres devanados

Terminales 1 a 2 = 120 V c-dTerminales 3 a 4 = 208 V c-dTerminales 5 a 6 = 120 V c-d

b) Escriba el voltaje nominal

Terminales 3 a 7 = 104 V c-dTerminales 7 a 8 = 76 V c-dTerminales 8 a 4 = 28 V c-dTerminales 3 a 8 = 180 V c-dTerminales 7 a 4 = 104 V c-dTerminales 5 a 9 = 60 V c-dTerminales 9 a 6 = 60 V c-d

c) Indique la corriente nominal de cada una de las siguientes conexiones Terminales 1 a 2 = 0,5 A c-dTerminales 3 a 4 = 0,3 A c-dTerminales 5 a 6 = 0,5 A c-dTerminales 3 a 7 = 0,3 A c-dTerminales 8 a 4 = 0,3 A c-d

3. Use la escala ms baja del hmetro y mida y anote la resistencia en c-d de cada uno de los devanados:

Terminales 1 a 2 = 240 Terminales 3 a 4 = 693,33 Terminales 3 a 7 = 346, 66 Terminales 7 a 8 = 253,33 Terminales 8 a 4 = 93,33 Terminales 5 a 6 = 240 Terminales 5 a 9 = 200 Terminales 9 a 6 = 200

4. A continuacin medir los voltajes del secundario sin carga, cuando se aplican 120 V c-d al devanado primario.

a) Conecte el circulo que se ilustra en la figura 39-1 b) Conecte la fuente de alimentacin y ajstela a 120 V c-d, segn lo indique el voltmetro conectado a los terminales 4 y N c) Mida y anote el voltaje de salida E1 d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentacin e) Repita los procedimientos (b,c y d) midiendo el voltaje de salida E2 para cada devanado que se indica.

f) Devanado 1 a 2 = 120 V c-d Devanado 3 a 4 = 200 V c-d Devanado 5 a 6 = 120 V c-d Devanado 3 a 7 = 104 V c-dDevanado 7 a 8 = 74 V c-d Devanado 8 a 4 = 29 V c-d Devanado 5 a 9 = 60 V c-d

5. a) Concuerden los voltajes medidos con valores nominales? SI. Si algunos difieren explique por que

Por la mala precisin

6. Los devanados 1 a 2 y 5 a 6 tienen 500 vueltas de alambre. El devanado 3 a 4 tienen 865 vueltas. Calcule las siguientes relaciones de vueltas.

a)

b)

7. a) Conecte el circuito que aparece de la figura 39-2. Observe que el medidor de corriente I2 pone en cortocircuito el devanado 5 a 6

b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente de voltaje hasta que la corriente de cortocircuito I 2 sea 0,4 A c-d

c) Mida y anote I1 y E1

I1 = 0, 3 A c-dE2 = 5 V c-d I2 = 0, 4 A c-d

d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentacin.

e) Calcule la relacin de corriente

f) Es igual la relacin de corrientes a la relacin de vueltas? SI Explique por que

El que requiere para los dos ser el mismo ya que y como es el mismo nos dara

8. a) Conecte el circuito que aparece de la figura 39-3. Observe que el medidor de corriente I3 pone en cortocircuito el devanado 3 a 4

b) Conecte la fuente de alimentacin y aumente gradualmente de voltaje hasta que la corriente que pasa por el devanado primario I1 sea 0,4 A c-d c) Mida y anote I1 y E1I3 = 0, 225 A c-d E2 = 10 V c-d

d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentacin.

e) Calcule la relacin de corriente

f) Considere esta relacin de corriente, es la inversa de la relacin de vueltas? SI Explique por que Son diferentes ya que la relacin es diferente, La corriente en primario es baja pero tiene mayor nmero de vueltas al devanado, por eso es la diferencia entre la relacin

9. A continuacin determinara el efecto de saturacin del ncleo en la corriente de excitacin de un transformador

a) Conecte el circuito que se ilustra en la Figura 39-4. Observe que las terminal 4 y 5 de la fuente de alimentacin se van a utilizar ahora. Estas terminales proporcionan un voltaje variable de 0 - 208 V c-d

b) Conecte la fuente de alimentacin y ajstela a 25V c-d, tomando esta lectura en el voltmetro conectado a las terminales 4 y 5 de la fuente de alimentacin.

c) Mida y anote la corriente de excitacin I1, el voltaje de salida E2 para cada voltaje de entrada que se indica en la Tabla 39-1

d) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin

E 1 (V c-a)I1 (mA c-a)E2 ( V c-a)

25035

50050

75077

1000110

1250130

15020160

17540180

20080205

10. a) Marque los valores de corriente anotados en la grfica de la Figura 39-5. Luego trace una curva continua que pasa por todos los puntos marcados b) Observe que la corriente de magnetizacin aumenta rpidamente despus de alcanzar cierto voltaje de entrada.c) Ha variado la relacin de voltaje entre los dos devanados, debido a la saturacin de ncleo? NO Por la naturaleza del material que conforma el ncleo ya que de este depende directamente este fenmeno, ya que este as u vez consiste en la saturacin del ncleo hasta cierto nivel permitiendo que la corriente permanezca constante aun cuando el voltaje aumente.

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. Si la corriente de cortocircuito que pasa por el devanado secundario de 9 a 6, fuera 1 A C-d Cul sera la corriente que pasara por el devanado primario 1 a 2?

2. Si se pone en cortocircuito el devanado secundario 7 a 8 y el devanado primario 5 a 6 toma una corriente de 0,5 A c-d

a) Calcule la corriente de cortocircuito que pasa por el devanado 7 a 8

b) por qu se deben realizar estas pruebas con la mayor rapidez posible?

Porque son pruebas que indican indicen de riesgos para las personas que las realizan, por lo tanto entre ms rpido se realizan la prueba, el riesgo disminuir tambin. Las personas que estn realizando este tipo de pruebas deben estar conscientes del riesgo que presentan ya que estamos utilizando voltajes muy altos.

3. Si se aplica 120 V c-d al devanado 3 a 4, indique los voltajes que se tendrn en :

Devanado 1 a 2 = 69,2308 V c-d Devanado 5 a 9 = 34,6153 V c-d Devanado 7 a 8 = 43,8461 V c-d Devanado 5 a 6 = 69,2308 V c-d

4. Cul de los devanados del Procedimiento 7 disipa ms calor?Los dos devanados disipan la misma cantidad de calor porque la cantidad de calor es la misma en cada devanado debido a que la relacin es la unida.

DEVANADO 1-2

P= 38,4 W

DEVANADO 5-6

P= 38,4 W

5. Si se aplicara un voltaje de 120 V c-d al devanado 1 a 2 con el devanado 5 a 6 en cortocircuito.

a) Cul sera la corriente de cada devanado?

b) Cuantas veces es mayor esta corriente que su valor normal?Es el mismo valor que el valor normal es decir que es la misma corriente normal.

c) Cuantas veces es mayor el calor generado en los devanados en estas condiciones, que en condiciones normales?

es el mismo calor

P= 60 W

ANEXOS