Introducción

Un transformador es una máquina estática destinada a transferir la energía eléctrica de un circuito a otro, utilizando, como enlace principal entre ambos, un flujo común de inducción. Convierte energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión en energía eléctrica alterna de otro nivel de tensión. Está constituido por dos o más bobinas aisladas entre si eléctricamente y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo, por lo tanto, hay que hacer notar que el transformador supone una discontinuidad, es decir, no se pueden unir directamente los dos circuitos. Uno de los devanados se conecta a una fuente de potencia de corriente alterna y se denomina primario, mientras que el otro, que se conecta a la carga se denomina secundario. En este laboratorio realizaremos ensayos en el transformador monofásico para determinar todos los parámetros de su circuito equivalente y en base a estos, las funciones características de este. por lo que el error relativo puede ser muy grande.

Desarrollo:

Ensayos en corto circuito y vacío:

Materiales:

Para este laboratorio ocupamos los siguientes materiales:

Transformador Multímetro Tenazas

Wattmetro Variac

Generalidades sobre los ensayos en vacío y cortocircuito:

Los ensayos de vacío y cortocircuito de un transformador permiten determinar varios de los parámetros más importantes que definen su comportamiento. A través de las mediciones efectuadas en los mencionados ensayos, y mediante el cálculo conveniente, se pueden determinar los parámetros del circuito equivalente simplificado del transformador. Dicho circuito resulta útil en el cálculo de las complejas redes de transporte y distribución, con varios escalones de tensión, previa reducción a una tensión base. De otro lado, del ensayo de vacío se obtiene, además de la corriente de vacío, la relación de transformación y las perdidas en el hierro del transformador. Como se sabe, dichas pérdidas son independientes del índice de carga del transformador. Del ensayo de cortocircuito se deduce el importante parámetro de la tensión de cortocircuito. Este parámetro interviene, directamente, en la corriente de cortocircuito permanente, en las expresiones de la caída de tensión y en la asociación en paralelo de transformadores. Otro parámetro, de no menor importancia, es la potencia de pérdidas nominales en los devanados primario y secundario. De ambos tipos de perdidas, en el hierro y en el cobre, se deduce el índice de carga óptimo del transformador, es decir, la carga, definida como porcentaje sobre la potencia nominal del transformador, en la que este trabaja con rendimiento máximo.

Datos del transformador:

Valores nominales

Primario SecundarioAmpere 7 A 15 AVoltaje 220 V 120 VPotencia 1.7 kva

Circuito equivalente del transformador:

Ensayo en vacío:

Circuito en vacío

Procedimiento:

Con el variac sin energizar conectamos el transformador monofásico, luego conectamos el cableado del trasformador al variac para una prueba en vacío. Luego energizamos el variac a la salida de la red, para después realizar la prueba variando el voltaje del autotransformador de 0 a Vnominal, en este proceso empezamos a medir con un multitester de tenazas y un wattmetro, las corrientes y potencias, utilizando estos instrumentos respectivamente.

Datos obtenidos:

Primario SecundarioAmpere 330 mAVoltaje 220 V 120 V

Cálculos de los parámetros Rfe y jXµ. :

Para calcular Rfe, primero debemos calcular la potencia en vacío del primario:

P0 = 0.33 A x 220 v = 72.6W

Rfe = V 2

P0 = 220

2

72,6 = 666,6Ω

Xµ = V

√(i2−I fe) = 220v

√¿¿¿ = j0,33

Ensayo en cortocircuito:

Circuito en cortocircuito

Procedimiento:

Primero con el variac sin energizar, conectamos el motor de inducción trifásico, realizamos el cableado para una prueba en rotor bloqueado o en cortocircuito, asegurandonos que este todo bien conectado. Energizamos el variac, para luego variar el voltaje del autotransformador hasta llegar como maximo a la corriente nominal del motor, asegurandonos de verificar el valor mediante la placa del motor

Datos obtenidos:

Estas mediciones se realizaron con un wattmetro

En el primario (220V):

VariableValor

Potencia Activa 0,01 KWPotencia reactiva 0,08 KVAPotencia aparente 0,08 KVARFactor de potencia 0,16

En el Secundario:

VariableValor

Potencia Activa 40 WPotencia reactiva 40 VAPotencia aparente 10 VARFactor de potencia 0,9

Cálculos de los parámetros:

Req = Pcc

Icc2 = 10W

Icc2 = 15,6

Zeq = VccIcc = 275

Xeq = √Zcc2−Rcc2 = 274

Conclusión

En este laboratorio hemos estudiado cómo se comporta el transformador monofásico ante diferentes regímenes de carga. Hemos realizado los ensayos de vacío y cortocircuito para hallar los valores del circuito equivalente del transformador estudiado. Además, hemos manejado los diferentes tipos de conexionado y las características de cada uno, así como su influencia en la relación de transformación y ante un desequilibrio de cargas. Durante este laboratorio hemos aprendido a manejar satisfactoriamente el transformador monofásico, y hemos podido comprobar sus diferencias y similitudes con el anteriormente estudiado transformador monofásico. Unos de los problemas que se nos generó en este laboratorio, es que al momento de conectar el transformador al variac, encendimos este último con un voltaje alto, por lo que estábamos alimentando con una gran cantidad de corriente al transformador, siendo que este último a 6 volt ya nos marca 12 Amper, por lo que al tener un voltaje alto (valor aprox. de 220 volt) tendríamos unos 440 Amper, lo cual generó que el transformador empezará a sonar y el variac bajara el interruptor automático.