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MEDICIONES ELÉCTRICAS II (3D2)

LABORATORIO 2 (VIRTUAL)

TRANSFORMADOR DE MEDICIÓN DE INTENSIDAD

Departamento de Ingeniería Eléctrica

Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Mar del Plata

Carrera: Ingeniería Eléctrica / Electromecánica

20 de Octubre de 2020

Jefe de Trabajos Prácticos – Área Mediciones Eléctricas y Ensayos

Dr. Ing. Jorge Luis Strack [email protected]

Ayudantes graduados: Ing. Fausto Gelso – Ing. Hernán Antero – Ing. Juan Martínez

Ayudante alumno: Sr. Leonardo Ricciuto

Mediciones Eléctricas II (3D2) - 2020 - Departamento de Ingeniería Eléctrica – FI UNMDP

Laboratorio 2 (virtual) – Transformador de medición de intensidad

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Objetivos

Reconocer la polaridad de los bobinados de un TI.

Relevar la curva de magnetización de un TI y estimar su factor de sobreintensidad.

Efectuar la medición de potencia y corriente en un circuito con la utilización de un transformador de intensidad

(TI).

Analizar los errores cometidos en la medición debido a su inserción en el circuito.

Evaluar la dependencia que tiene cada uno de los errores involucrados respecto a las variables del circuito.

Extraer conclusiones de los ensayados presentados.

EXPERIENCIA 1 | Comprobación de la polaridad de las bobinas de un TI



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Experiencia 1: Comprobación de la polaridad de las bobinas de un TI

Debemos identificar los bornes de un transformador de medición o protección que

corresponden a cada una de las bobinas que lo forman (en este caso dos), lo cual se realiza

por medio del siguiente circuito:

PRIMARIO SECUNDARIO

(TI CON PRIMARIO BOBINADO)



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Experiencia 1: Comprobación de la polaridad de las bobinas de un TI

Debemos identificar los bornes de un transformador de medición o protección que

corresponden a cada una de las bobinas que lo forman (en este caso dos), lo cual se realiza

por medio del siguiente circuito:

PRIMARIO

SECUNDARIO

(TI CON PRIMARIO DE CABLE PASANTE)

EXPERIENCIA 2 | Verificación del coeficiente de saturación de un TI



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Experiencia 2: Verificación del coeficiente de saturación de un TI

CURVA DE MAGNETIZACIÓN

I2/I2N

I1/I1N



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CIRCUITO APROPIADO PARA VERIFICAR EL COEFICIENTE DE SATURACIÓN DE UN T.I.

DE MEDICIÓN O PROTECCIÓN EN FORMA INDIRECTA:



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CURVA OBTENIDA MEDIANTE ENSAYO INDIRECTO



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fuerza magneto-motriz (f.m.m)

flujo magnético

reluctancia magnética

Φ =𝑁. 𝐼

𝑙𝑐𝜇. 𝐴𝑐

= 𝐴𝑐 . 𝜇.𝑁. 𝐼

𝑙𝑐

Φ

Ac= 𝜇.

𝑁. 𝐼

𝑙𝑐

B 𝐻

CIRCUITO MAGNÉTICO SIMPLE - REPASO

𝜇 permeabilidad magnéticadel material del núcleo

= 𝜇 .

Inducción magnética Campo magnético



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CURVA OBTENIDA MEDIANTE ENSAYO INDIRECTO

tsen max

tNdt

dNe

cosmax111 max1max11 2 NfNE

tsenIi max

11 EU



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DETERMINACIÓN DEL CODO DE SATURACIÓN

Definiremos la Ur (tensión de rodilla) como “el punto para el cual un aumento del 10%

de la tensión secundaria produce un 50% de incremento de la Imag.”



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DETERMINACIÓN DEL CODO DE SATURACIÓN

El coeficiente de saturación es igual al cociente de la tensión de rodilla por la corriente

nominal sobre la potencia de prestación.

Si n<5 núcleo de medición

Si n>10 núcleo de protección

EXPERIENCIA 2 | MEDICIONES DE AÑOS ANTERIORES



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Experiencia 2: Mediciones de años anteriores

ENSAYO DE

TRAFO 1

ENSAYO DE

TRAFO 2

ENSAYO DE

TRAFO 3



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INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Si n<5 núcleo de medición

Si n>10 núcleo de protección

EXPERIENCIA 3 | Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal



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Experiencia 3: Verificación de los errores de un TI a una prestación distinta a la nominal

CIRCUITO CONSTRUIDO EN EL LABORATORIO



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UNA VEZ CONSTRUIDO EL CIRCUITO:

1- Calcular los errores en la determinación de la potencia y la corriente que se cometen

por la inserción del transformador utilizando las curvas de tolerancia, SÓLO para el caso

en que la prestación esté dentro de los valores nominales.

2- Analizar el comportamiento del transformador para tres estados de carga: carga

resistiva pura, inductiva con cos ϕ = 0,7 y cos ϕ = 0,2. En cada caso variar la prestación

y analizar los errores en la medición de corriente y en la medición de potencia activa.



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Ensayo a cos ϕ = 1:

Estudiar como varían los errores debido a la variación de la prestación para el caso de

carga resistiva. Para ello se tendrá que ir incrementando el valor de R1 levantando las

curvas:

a) ∆I = f(Z2´´)

b) ∆P = f(Z2´´)

Obtener los valores de ∆I y ∆P mediante los instrumentos del circuito, siendo:

∆I = A2´´- A2´ ∆P = W2´´– W2´



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Ensayo a cos ϕ = 0,7:



curvas:

a) ∆I = f(Z2´´)

b) ∆P = f(Z2´´)


∆I = A2´´- A2´ ∆P = W2´´– W2´



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curvas:

a) ∆I = f(Z2´´)

b) ∆P = f(Z2´´)


∆I = A2´´- A2´ ∆P = W2´´– W2´



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INFLUENCIA DE LA PRESTACIÓN EN LOS ERRORES: Módulo de Zc



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INFLUENCIA DE LA PRESTACIÓN EN LOS ERRORES: Argumento de Zc

)( 20

1

0 senI

Irad

)(cos 20

1

0

I

I

K

KK

n

Tn



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ERRORES AL MEDIR POTENCIA

EN ESTE CASO SOLO TENEMOS UN TI:

0 0

EXPERIENCIA 3 | MEDICIONES DE AÑOS ANTERIORES



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Ensayo a cos ϕ = 1:



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29





30


Error en la medición de corriente en función de la prestación



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Error en la medición de potencia activa en función de la prestación

DESCRIPCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES ENSAYADOS



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Equipos e instrumentos utilizados

Transformador de corriente (EXPERIENCIAS 1 y 2)

- Kn: 25/5 y 50/5

- S: 7,5 VA

- Frecuencia: 50 Hz

- Clase: 0,5



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- Kn: 25/5

- S: 10 VA

- Frecuencia: 50 Hz

- Clase: 1



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- Kn: 200/5; 400/5

- S: 18 VA

- Frecuencia: 50 Hz

- Clase: 1



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Transformador de corriente (EXPERIENCIA 3)

- Kn: 15/5; 50/5; 100/5; 150/5; 200/5; 300/5; 600/5

- S: 5 VA

- Frecuencia: 50 Hz

- Clase: 0,2

CUESTIONES EXPERIMENTALES



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Efectos de la apertura del secundario de un TI con corriente en el primario

https://voltage-disturbance.com/power-engineering/open-circuit-current-transformer-characteristics/



39





40





41


https://www.youtube.com/watch?v=j6v0ybdhGk0



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Resolución de ejercicio de TI y TV

En una celda de media tensión de una estación transformadora se mide la potencia reactiva

de cada fase a través de un arreglo formado por un T.I., un T.V. y un vatímetro de tablero por

cada una de las fases, como se indica en el siguiente esquemático de la fase 3:

Características de los

elementos de instrumentación:

T.I.: KN = 250/5; clase 0.5; n=1.5

T.V.: KN = 13800/110; clase 0.5;

Vatímetro: Alcance 250W; clase 0.5; 100

divisiones

W=195W



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Datos del TV:



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Datos del TI:



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Se pide:

A) Determinar la potencia reactiva de la fase 3 si el instrumento indica 195W.

B) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado al

instrumento, que se trata de un vatímetro compensado en fase.

C) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado a los

transformadores de medición.

D) Determinar el error límite máximo total en la medición de la potencia reactiva de la fase 3.

Acotar el valor de Q.



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A) Determinar la potencia reactiva de la fase 3 si el instrumento indica 195W.

𝑄30 = 𝑊 ∗𝐾𝑁 𝑇.𝐼. ∗ 𝐾𝑁 𝑇.𝑉.

3= 195𝑊 ∗

50 ∗ 125.45

3= 706.18𝐾𝑉𝐴𝑟



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B) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado al

instrumento, que se trata de un vatímetro compensado en fase.

𝑒% 𝑣𝑎𝑡í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = ±𝑐 ∗

𝐴𝑙𝑐100 +

110 ∗ 𝐶𝐸

𝑊= ±

0.5 ∗250𝑊100

+ 0.1𝑑𝑖𝑣 ∗250𝑊100𝑑𝑖𝑣

195𝑊

= ±1.5𝑊

195𝑊∗ 100 = ± 0.769%



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C) Determinar el error límite máximo en la medición de potencia reactiva asociado a los

transformadores de medición.

𝑒% 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑠 = ± 𝜂𝑇.𝐼. + 𝜂𝑇.𝑉. + 0.03 ∗ 𝜀𝑇.𝐼. + 𝜀𝑇.𝑉. ∗ 𝑡𝑔(90° − 𝜑30

𝑒% 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑠 = ± 0.55% + 0.5% + 0.03 ∗ 28′ + 20′ ∗ 𝑡𝑔(90° − 26.18° = ±3.98%

donde:𝑆30 = 𝑈30 ∗ 𝐼3 =

13200

3𝑉 ∗ 210𝐴 = 1600.41𝐾𝑉𝐴

𝜑30 = 𝑎𝑟𝑐 𝑠𝑒𝑛𝑄30

𝑆30= 𝑎𝑟𝑐 𝑠𝑒𝑛

706.18𝐾𝑉𝐴𝑟

1600.41𝐾𝑉𝐴= 26.18°



50


D) Determinar el error límite máximo total en la medición de la potencia reactiva de la fase 3.

Acotar el valor de Q.

𝑒% 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑒% 𝑣𝑎𝑡í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝑒% 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑠 = ± 0.769% + 3.98% = ±4.749%

∴ ∆𝑄30 = ±4.749

100∗ 706.18𝐾𝑉𝐴𝑟 = 33.536𝐾𝑉𝐴𝑟 → 𝑄 = 710 ± 30 𝐾𝑉𝐴𝑟

¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!



SE ATIENDEN CONSULTAS EN EL CAMPUS Y POR ZOOM



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