El Transformador Monofasico 33g9

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EL TRANSFORMADOR MONOFASICO EXPERIMENTO DE LABORATOIRO # 39 Ronald Yaya Muñoz & Sandra Lorena Velasco Bolaños Resumen— Un Transformador eléctrico se compone de dos o más bobinas, o devanados, estrechamente acoplados por un flujo magnético guiado por una estructura magnética. Los transformadores se utilizan para transformar voltaje, corriente e impedancia. Los transformadores son la parte del equipo de mayor uso en la industria eléctrica; de igual forma para la electrónica variando estos sus unidades y tamaños.

Terminales 3 a 7= 104V ca Terminales 7 a 8= 76V ca Terminales 8 a 4= 28V ca Terminales 3 a 8= 180V ca Terminales 7 a 4= 104V ca Terminales 5 a 9= 60V ca Terminales 9 a 6= 60V ca

Cuando un transformador está funcionando, pasa corrientes alternas por sus devanados y se establece un campo magnético alterno en el núcleo de hierro. Como resultado, se produce perdidas de cobre y de hierro que representan potencia real (watts) y que hacen que el transformador se caliente. Al establecer un campo magnético se requiere una potencia reactiva (vars) que se obtiene en la línea de alimentación. Por estas razones la potencia total entregada al devanado primario es siempre ligeramente mayor que la potencia total entregada por el devanado secundario. I. INTRODUCCIÓN ARA esta práctica se estudia las corrientes de excitación, la capacidad de voltamperes y las corrientes de corto circuito de un transformador. Se aprende las relaciones de voltaje y corriente de un transformador. Por último utilizando los módulos EMS de transformador, fuente de alimentación, medición de CA, se sacan diferentes valores o datos para tener en cuenta y responder una serie de preguntas como prueba de conocimientos.

P

c.

Indique la corriente nominal de cada una de las siguientes conexiones:

Terminales 1 a 2= 0.5A ca Terminales 3 a 4= 0.9A ca Terminales 5 a 6= 1A ca Terminales 3 a 7= 0.3A ca Terminales 8 a 4= 0.3A ca 3.

A continuación medirán los voltajes del secundario sin carga, cuando se aplican 120V ca al devanado primario.

II. PROCEDIMIENTOS 1.

Examine las estructuras del modulo EMS 8341 del transformador, fijándose especialmente en el transformador, las terminales de conexión y el alambrado. a. b. c.

2.

El núcleo del transformador esta hecho de capas delgadas (laminaciones) de acero. identifíquelo. Observe que los devanados del transformador están conectados a las terminales montadas en la bobina del transformador. Observe que estos devanados van conectados a las terminales de conexión montadas en la cara del modulo.

Identifique los tres devanados independientes del transformador marcados en la cara del modulo: a.

Anote el voltaje nominal de cada uno de los tres devanados: Terminales 1 a 2=120V ca Terminales 3 a 4= 208V ca Terminales 5 a 6= 120V ca b. Escriba el voltaje nominal entre las siguientes terminales de conexión:

Figura 39.1 a.

Conecte el circuito que se ilustra en la figura 39.1. b. Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 120 V ca, según lo indique el voltímetro conectado a las terminales 4 – N. c. Mida y anote el voltaje de salida E2. d. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 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 ca Devanado 3 a 4= 210V ca Devanado 5 a 6= 120V ca Devanado 3 a 7= 100V ca Devanado 7 a 8= 70V ca Devanado 8 a 4= 20V ca Devanado 5 a 9= 55V ca

2

Devanado 9 a 6= 55V ca 4. a.

¿concuerdan los voltajes medidos con los voltajes nominales? SI. Si algunos difieren explique porque.

b.

¿pueden medir el valor de la corriente magnetizante (excitación)? R/ Si porque cuando el voltaje del primario se eleva mas allá de su valor nominal, el núcleo de hierro (laminaciones) comienza a saturarse y la corriente de magnetización (excitación) aumenta con rapidez.

Figura 39.3 7. a. b.

5.

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

devanado 1 a 2 devanado 5 a 6 devanado 1 a 2 devanado 3 a 4

c.

= 500/500 = 1 = 500/865 = 100/173

d. e.

6.

f.

a.

Conecte el circuito que aparece en la figura 39.2. observe que el medidor de la corriente I2 pone en cortocircuito el devanado 5 a 6. b. Conecte la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta que la corriente cortocircuito I2 sea 0.4 A ca. c. Mida y anote I1 y E1. I1= 0.4A ca E1= 20V ca I2= 0.4A ca

Conecte el circuito que aparece en la figura 39.3. observe que el medidor de corriente I3 pone en corto circuito al devanado 3 a 4. Conecte la fuente de alimentación y aumente gradualmente el voltaje hasta que la corriente que pasa por el devanado primario I1 sea 0.4 A ca. Mide y anote I3 y E1. I3= 0.22A ca E1= 10V ca Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación . Calcule la relación de corriente: I1/ I3=0.4/0.22=1.8 Considere esta relación de corriente, ¿es la inversa de la relación de vueltas? . Explique porque

Figura 39.4 8. Figura 42.3 Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. e. Calcule la relación de corriente: I1/I2= 1A ca f. ¿es igual la relación de corrientes a la relación de vueltas? Si porque es un transformador monofásico.

A continuación determinara el efecto de saturación del núcleo en la corriente de excitación de un transformador. a.

d.

b.

c.

Conecte el circuito que se ilustra en la figura 39.4. Observe que las terminales 4 y 5 de la fuente de alimentación se van a utilizar ahora. Estas terminales proporcionan un voltaje variable de 0-208 V ca. Conecte la fuente de alimentación y ajústela a 25V ca, tomando esta lectura en el voltímetro conectado a las terminales 4 y 5 de la fuente de alimentación. Mida y anote la corriente de excitación I1, y el voltaje de salida E2, para cada voltaje de entrada que se indica en la tabla 39.1.

3

d.

Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

E1 25 50 75 100 125 150 175 200

9.

a.

b. c.

I1 0 0 0 0 0 0.01 0.25 0.1

E2 30 52 80 102 130 152 180 200

Marque los valores de corriente anotados, en la grafica de la figura 39.5. Luego marque una curva continua que pase por todos los puntos marcados. Observe que la corriente de magnetización aumente rápidamente después de alcanzar cierto voltaje de entrada. ¿ha variado la relación de voltaje entre los devanados, debido a la saturación del núcleo?. Explique porque

R/ Vp Ip = Vs Is Is = (Vp Ip)/Vs Is = (120 x 0.5)/76 Is = 0.79A ca. b.

¿Por qué se debe realizar estas pruebas con mayor rapidez posible? R/ .

3.

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

4.

Devanado 1 a 2 = . Devanado 5 a 9 = . Devanado 7 a 8 = . Devanado 5 a 6 = .

¿Cuál de los devanados del procedimiento 6 disipa más calor? ¿Por qué? cuando un transformador está funcionando, pasan corrientes alternas por sus devanados y se establece un campo magnético alterno en el núcleo de hierro. Como resultado, se producen perdidas de cobre y de hierro que representan potencia real (watts) y que hacen que el transformador se caliente.

5.

III. INSTRUMENTOS Y EQUIPO

III. PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1.

Si la corriente de corto circuito que pasa por el devanado secundario 9 a 6, fuera 1A ca, ¿Cuál sería la corriente que pasaría por el devanado primario 1 a 2?.

• •

Modulo de transformador EMS 8341 Modulo de fuente de alimentación (0-120 / 208V ca) EMS 8821 • Modulo de medición de ca (0.5 / 0.5A) EMS 8425 • Modulo de medición de ca (100 / 250v) EMS 8426 • Cables de conexión.

R/ Ip= (ns/np) Is = (1/2) x 1 = 0.5 A ca. 2.

Si se pone en corto circuito el devanado secundario 7 a 8 y el devanado primario 5 a 6 toma una corriente de 0.5A ca: a.

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

IV. CONCLUSIONES • •

Se analiza y prueba de una forma muy cuidadosa las diferentes conexiones para un transformador. Se estudia y aprende el funcionamiento del transformador monofásico.

4

• •

Se entiende la relación de voltaje y corriente de un transformador trabajando mediante los módulos EMS. Se entiende el concepto de cortocircuito de un transformador.

V. BIBLIOGRAFÍA • • • •

Experimentos con Equipo Eléctrico. WILDI y De Vito. Maquinas eléctricas. FITZGERALD, A.E. Maquinas eléctricas y transformadores. IRVING L.

KOSOW,