UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MARAESCUELA PROFESIONAL DEINGENIERA INDUSTRIALTRABAJO ENCARGADO:LAB. 7: ENSAYO CON CARGA PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR DE POTENCIA MONOFSICO

ESTUDIANTE: Negreiros Monroy, Eduardo DanielDOCENTE : Ing. Carlos RondnFECHA : 14 de Octubre de 2015GRUPO : 6CURSO : Electrotecnia Industrial

2015-IVAQP-PER

NDICE:

I. OBJETIVOS..3

II. INTRODUCCIN Y FUNDAMENTO TERICO.....3

III. ELEMENTOS A UTILIZAR........7

IV. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN....7

V. CUESTIONARIO......9

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES..12

VII. BIBLIOGRAFA..13I. OBJETIVOS:Al culminar la presente prctica, yo, como alumno; estar capacitado para: Verificar el comportamiento del trasformador bajo carga y determinacin de las caractersticas de eficiencia y regulacin con cargas resistivas.

II. INTRODUCCIN Y FUNDAMENTO TERICO: LA EFICIENCIA EN LOS TRANSFORMADORES.En general, la eficiencia en un transformador se calcula como:

Eficiencia = Pot. Salida x100% = Pot. Salida x100% Pot. Entrada Pot. Salida + Perdidas (Cu y Fe)

En virtud de que la capacidad de un transformador est basada en su potencia de salida, esta ecuacin se puede escribir como:Eficiencia = KVA salida x FP x 100% KVA salida x FP + Prd. Ncleo + Prd. Devanados

VOLTAJE DE REGULACIN O REGULACION EN LOS TRANSFORMADORESLa regulacin se define como una expresin matemtica que relaciona la tensin de vaco y la tensin de una determinada carga expresado como una fraccin de la tensin nominal y puede darse tambin en porcentajes.U = U02 U2 x 100 %U2Son las etapas amplificadoras situadas despus del paso mezclador en el que se produce la heterodinacin o mezcla de la seal recibida con la generada por el oscilador local.Factor de Regulacin:La regulacin de voltaje es una medida de la variacin de tensin de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante vara de cero a un valor nominal. Considrese los dos embobinados del transformador. La carga est conectada al lado2 y la fuente de voltaje al lado 1.Supongamos que el transformador est entregando a la carga una corriente nominal a un voltaje nominal y con un factor de potencia especfico. La fuente de voltaje es ajustada para obtener voltaje constante a este valor y la carga es desconectada del transformador, el voltaje de salida del transformador cambiar; la diferencia entre los valores del voltaje de salida cuando est sin carga, y el nominal a plena carga, expresada como una fraccin del valor nominal, es definida como la regulacin del voltaje nominal del transformador a un factor de potencia especfico. La ecuacin 9 representa el factor de regulacin en porcentaje.

;(Ec.9)

Como generalmente, la corriente de excitacin ser pequea comparada con la corriente nominal de un transformador de ncleo de hierro, la rama en derivacin consiste de Rm y Xm puede no considerarse para clculos de regulacin de voltaje. Este circuito equivalente simplificado referido al lado 2 se muestra en la siguiente Figura 3-b.Como el transformador est entregando la corriente nominal IL2 a un factor de potencia, el voltaje de carga es V2. El correspondiente voltaje de entrada es V1 / a referido al lado 2. Cuando la carga se remueve, manteniendo el voltaje de entrada constante se observara en la figura 4.b que el voltaje en los terminales de carga, cuando IL2 = 0, es V1 / a, luego la ecuacin 10 representa el factor de regulacin de voltaje, en porcentaje, no considerando la rama de magnetizacin.

; (Ec.10)

Donde:

; (Ec.11)Los terminos V2, IL2 son los valores nominales

Figura 3-a: Transformador de ncleo de hierro de dos enrrollados alimentando una carga inductiva (ZL2).

Figura 3-b:Circuito equivalente aproximado referiodo al lado 2 del transformador ilustrado en 3a.Rendimiento:Supongamos el transformador de ncleo de hierro exhibido en la figura 3-a. Supngase que el voltaje de la salida se mantiene constante al valor nominal y el transformador formado con factor de potencia, est entregando a la carga, una corriente IL2 (no es necesariamente el valor nominal). Las prdidas en el transformador son los que se tienen en el ncleo debido a la histresis, a las corrientes parsitas y las hmicas en las resistencias de los enrollamientos. Por Pc se presentan las prdidas en el ncleo; como las prdidas en el ncleo son dependientes de la densidad de flujo y la frecuencia puede considerarse que Pc permanece constante en el tiempo si el voltaje de salida y la frecuencia se mantienen constantes en el tiempo. Las prdidas hmicas en los enrollamientos, estn en funcin de la corriente. A cualquier corriente IL2, las prdidas hmicas totales en el transformador son I2L2 Req2; estas prdidas son llamadas prdidas en el cobre, luego la ecuacin 12, representa el rendimiento del transformador.

; (Ec.12)

; (Ec.13)

Si IL2 es la corriente nominal, entonces se obtiene la eficiencia nominal del transformador.

III. ELEMENTOS A UTILIZAR: 01 Transformador de potencia monofsico de 1000 VA, 220/110 V. 01 Multmetro digital. 02 Ampermetro 0- 10 A. 02 Voltmetro de 0-300 V. 01 Vatmetro monofsico. Conductores elctricos varios. Resistencias variables. 01 Puente de Wheatstone.

IV. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN:1. Armar el circuito de la figura adjunta, conectar las resistencias de carga (previamente calculado para plena carga del transformador) por el lado de A.T. y alimentar el transformador a tensin y frecuencia nominales.

2. Variar la corriente de carga (I2) desde 0, 1A, 2A, 3A, hasta 100%, de su valor I nominal registrando las lecturas de todos los instrumentos. A1V1W1A2V2W2

0.3220250113.70

0.622231200.81113.692.016

0.712231401113.1113.1

0.942232001.5112.8169.2

1.182232552112.4224.8

1.422223102.5111.8279.5

1.672233653111.4334.2

3. Des-energizar el circuito y completar la tabla 2 con la informacin registrada en la tabla 1, resaltando el punto donde se produce la mayor eficiencia, analizar el comportamiento de la relacin de transformacin calculado para tensin, corriente y regulacin.a (tensin)a (corriente)W cargaEficienciaRegulacin

0.51681818000.00%0.00%

0.509417041.30645161392.01676.68%0.09%

0.507174891.408450704113.180.79%0.53%

0.50582961.595744681169.284.60%0.80%

0.504035871.694915254224.888.16%1.16%

0.50360361.76056338279.590.16%1.70%

0.499551571.796407186334.291.56%2.06%

V. CUESTIONARIO: Con los datos del ensayo con carga de FP=1 graficar las curvas U2 vs I2. eficiencia vs corriente y regulacin vs tensin.

Para las diversas cargas determinar la cada de tensin interna del transformador en % (la regulacin) segn expresin, para todos los datos:U = U02 U2 x 100 % U2W cargaregulacin

00.00%

92.0160.09%

113.10.53%

169.20.80%

224.81.16%

279.51.70%

334.22.06%

De los datos tabulados en qu condiciones obtiene la mayor eficiencia del transformador analizado. Analizar la curva graficada e indicar por proyeccin cual sera la eficiencia si el transformador se sobrecarga al 120% y su regulacin. Los datos obtenidos nos dicen que la mayor eficiencia, es decir, la del 91.56%, se presenta a una intensidad decarga de 3 Amperios y una tensin de 111.4 voltios.

A1V1W1A2V2W2a (tensin)a (corriente)W cargaeficienciaregulacin

1.672233653111.4334.20.499551571.796407186334.291.56%2.06%

Explicar que se debe hacer con la informacin recogida durante el ensayo para que se cumpla la relacin de transformacin de corriente. Para poder hacer cumplir laverdadera relacin de transformacin se toman adecuadamente los datos, por ejemplo tomar 5 veces datos y tomar el promedio de ellos, luego trabajar con las frmulas adecuadas con un numero de decimales adecuado ya que si estos son muchos luego al aproximar arrastra mucho error, estas frmulas son las de eficiencia y la de regulacin, en este caso se deber considerar todas las perdidas ya que all est la razn por la cual la relacin de conversin I1/!2 no es igual a la del voltaje V1/V2 al sumar las Pfe y la Pcu.

Con la informacin obtenida en el laboratorio, tabular las prdidas variables del transformador y graficar Pprd. vs I2, con los resultados proyectar las prdidas para 1.1 In.

A2PentradaPsalidanPprdidas(Watt)

0.8112092.0160.766827.984

1140113.10.8078571426.9

1.5200169.20.84630.8

2255224.80.8815686330.2

2.5310279.50.901612930.5

3365334.20.9156164430.8

VI. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES:CONCLUSIONES: En el ensayo de potencia monofsico en vaco, se aprecia claramente que la corrienteA2 va aumentando casi proporcionalmente a la corriente A1. En el caso del voltaje en V2 se aprecia claramente que este disminuye a medida que la corriente aumenta. El transformador es una gran herramienta en la vida humana, y si tomamos en cuenta la corriente y el voltaje exactos, tendremos una mquina elctrica con menos prdidas y con una alta eficiencia optimizando nuestro trabajo y evitando prdidas econmicas. La utilidad e importancia de la obtencin de las caractersticas de un transformador mediante el ensayo con carga es grande, con ella podemos encontrar la eficiencia del transformador y la regulacin del mismo. Estos valores nos describen cual ser el comportamiento del transformador en su funcionamiento. Las principales prdidas que existen en un transformador monofsico son causadas por flujos de histresis, corrientes parsitas, y prdidas en el cobre.OBSERVACIONES: En el ensayo se apreci por medio de los datos obtenidos, pequeas prdidas de corriente. Podemos reducir las prdidas de potencia en el transformador, y mejorar su eficiencia tomando en cuenta varios aspectos en caso de que se requiera la construccin de un transformador. Tales aspectos pueden ser: el uso de chapas en el ncleo, la seleccin adecuada del material magntico a utilizar, entre otros. El transformador, es un dispositivo que no tiene partes mviles, el cual transfiere la energa elctrica de un circuito u otro bajo el principio de induccin electromagntica. La transferencia de energa la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes. Tener mucho cuidado antes de energizar, ya que puede haber un incidente si no se revisa con anterioridad Tener en cuenta que algunos medidores son para ser usados en forma horizontal y otros en forma vertical o inclinada. Los fabricantes acostumbran indicar en la parte frontal o en el cuadrante cual es la posicin correcta del instrumento. Aplicar las formulas dadas en teora para sacar los valores Tener siempre presente que los instrumentos tienen campos especficos de aplicacin. Debemos atender todas las indicaciones del instructor para que no haya ningn inconveniente accidente al realizar la prctica.

VII. BIBLIOGRAFA:

[1] S. Z. A. -. PUNO, Capacitacin Prctica de Ingenieros, Arequipa: UCSM, 2001. [2] D. y. M. R. Castellanos, Manual de Laboratorio de Fsica Parte II Magnetismo y Fsica Moderna, Orlando, Florida: Harcourt Brace College Publishers Company, 1997. [3] R. A. Serway, Principles of Physics Second Edition, United States, New York: Harcourt College Publishers., 2014. [4] L. Chavez, Fsica II, Lima, 2013.

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