MAQUINAS ELECTRICAS

PRACTICA DE LABORATORIO IITEMA: PRUEBAS DE POLARIDAD, PRUEBA DE CORTO CIRCUITO Y CIRCUITO ABIERTO. INTEGRANTES: ARCOS TOMAS AVILA VANESSA GUANO EDUARDO MERA GERMAN POLO FRANCISCO SANTOS DARIO NIVEL: QUINTo Mecatrnica a ingenierO: VICENTE HALLO 2015-05-24Contenido1.TITULO52.OBJETIVOS53.MARCO TEORICO54.EQUIPOS Y MAQUINAS85.PROCEDIMIENTO96.RESULTADOS DE LABORATORIO127.ANALISIS DE RESULTADOS168.CONCLUSIONES179.RECOMENDACIONES1810.BIBLIOGRAFIA1911.ANEXOS20

ndice de FigurasFig. 1 Transformador Monofsico6Fig. 2 Prueba de Polaridad6Fig. 3 Prueba del Corto Circuito7Fig. 4 Prueba del Circuito Abierto7Fig. 5 Conexin para prueba de Polaridad Sustractiva.9Fig. 6 Conexin para prueba de Polaridad Aditiva.10Fig. 7 Conexin para prueba de Corto Circuito11Fig. 8 Conexin para prueba de Circuito Abierto11

ndice de AnexosAnexo 1 Transformadores Monofsicos20Anexo 2 Diagrama Pruebas de Polaridad20Anexo 3 Fuente de Alimentacin CA21Anexo 4 Conexin Polaridad Aditiva21Anexo 5 Medida del Voltmetro Polaridad Aditiva del Transformador22Anexo 6 Esquema de Conexin Prueba del Corto Circuito22Anexo 7 Conexin del Transformador para Ensayo Corto Circuito23Anexo 8 Medida del Voltmetro prueba Corto Circuito23Anexo 9 Medida del Ampermetro prueba Corto Circuito24Anexo 10 Medida del Vatmetro prueba Corto Circuito24

1. TITULO Pruebas de Polaridad y pruebas de Corto Circuito y Circuito Abierto de un transformador elctrico.2. OBJETIVOS

GENERAL Establecer los puntos de polaridad para las conexiones de los transformadores monofsicos y realizar las pruebas de cortocircuito y circuito abierto con la finalidad de determinar las prdidas de hierro y cobre.ESPECFICOS Conocer el funcionamiento y caractersticas de los Transformadores monofsicos Realizar esquemas de conexin para comprobar los puntos de polaridad del transformador. Determinar los diagramas de conexin para realizar las pruebas de circuito abierto y cortocircuito en transformadores. Medir las prdidas en el cobre segn la lectura del vatmetro en la prueba de corto circuito. Determinar las perdidas en el hierro usando los valores obtenidos en la prueba de circuito abierto. Obtener los parmetros del transformador realizando los clculos necesarios con los valores obtenidos.

3. MARCO TEORICO

Transformadores MonofsicosLos transformadores son mquinas estticas que se utilizan para variar los valores de tensin (V) e intensidad (I) en C.A. Son utilizados en las lneas de transporte y distribucin para elevar o reducir los valores de tensin elctrica.Los transformadores, como la mayora de las mquinas elctricas, disponen de un circuito magntico y dos circuitos elctricos. Sobre el ncleo magntico, formado por chapas apiladas, van arrollados dos bobinados que se denominan primario y secundario.1

Fig. 1 Transformador Monofsico

Polaridad de Transformadores Monofsicos.Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltmetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama.

Fig. 2 Prueba de PolaridadSi la lectura del voltmetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menor el transformador es sustractivo 2VoltmetroEs un aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos, esta medida se la efecta colocando en paralelo a los dos puntos.3

Voltmetros analgicosDebido a que el voltmetro no es ideal, toma algo de corriente del circuito que est midiendo. Si se emplea un medidor de baja sensibilidad para medir el voltaje a travs de una gran resistencia, el medidor se comportar en realidad corno una resistencia en derivacin y reducir la resistencia equivalente de la rama. El resultado ser una medicin muy poco confiable. Se llama efecto de carga.4

VatmetroEs un instrumento capaz de medir la potencia promedio que se consume en un circuito, de acuerdo a la definicin de potencia debe ser un instrumento que realice el producto de dos seales elctricas. El circuito multiplicador ms utilizado en un vatmetro es el electro-dinamomtrico.4

Vatmetro analgicoEstn compuestos por la fusin de un voltmetro y un ampermetro. Los vatmetros ms comunes estn conformados por un par de bobinas fijas (bobinas de corriente), conectada en serie con el circuito y una bobina mvil (bobina potencial), conectada en paralelo y es la que lleva la aguja que indica la medicin de la energa elctrica.4

Prueba de cortocircuitoEs un procedimiento de laboratorio donde se cortocircuita el lado de baja tensin y el voltaje aplicado va a ir variando desde cero hasta un voltaje en donde la corriente del bobinado primario adquiera el valor nominal. Sirve para determinar las perdidas en el cobre.5

Fig. 3 Prueba del Corto CircuitoPrueba de circuito abiertoEs un procedimiento de laboratorio donde el lado de alta tensin est abierto (energizado) y el voltaje aplicado debe ser el valor nominal. Esta prueba me permite solo sacar las perdidas en el hierro.5

Fig. 4 Prueba del Circuito Abierto4. EQUIPOS Y MAQUINAS

EQUIPOCARACTERISTICAS

Fuente de Alimentacin 220V C-A

Fuente para laboratorios. Alimentacin 120/208 V. Corriente mxima permitida 15 A. Frecuencia de salida en CA 60 Hz.

Transformador Trifsico

Transformador para laboratorios. Voltaje mximo en el primario 208 V. Relacin de vueltas 1:1. Corriente mxima permitida 1,2 A. Frecuencia de salida en CA 60 Hz. Transformador monofsico (3 Unidades) Potencia aparente de salida 250 VA.

Voltmetro de CA Rango de medicin: (0-100 V); (0-250 V).

Ampermetro de CA

Rango de medicin: (0-0.5 A); (0-2.5 A); (0-8 A) ;(0-25 A).

Vatmetro

Rango de medicin: (0-750 W). Voltaje mximo admitido 150 V. Corriente mxima admitida 10 A. Frecuencia de operacin 60 Hz. Instrumento de corriente monofsica con un solo circuito medidor.

5. PROCEDIMIENTO

Polaridad del transformadorPolaridad sutractiva Seleccionar cualquier bobinado de alta tensin y usarlo como la bobina de referencia. Unir mediante una conexin un terminal de la bobina de referencia con un terminal de cualquier bobinado de polaridad desconocida. Designar al otro terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad (Negativa). Conectar un voltmetro AC entre el terminal marcado con un punto de la bobina de referencia y el otro terminal de la bobina de polaridad desconocida. Aplicar tensin (de valor nominal o inferior) a la bobina de referencia. Anotar los valores de la tensin en bornes de la bobina de referencia, Vr y el de la tensin de ensayo entre bobinas, Vt. Si la tensin de ensayo, Vt es superior a Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada como muestra la ilustracion 1. Si la tensin de ensayo, Vt es menor que Vr, la polaridad es sustractiva, y debe marcarse en el otro extremo de la bobina ensayada.

Fig. 5 Conexin para prueba de Polaridad Sustractiva.Polaridad aditiva Seleccionar cualquier bobinado de alta tensin y usarlo como la bobina de referencia. Unir mediante una conexin un terminal de la bobina de referencia con un terminal de cualquier bobinado de polaridad desconocida. Designar al otro terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad (Positiva). Conectar un voltmetro AC entre el terminal marcado con un punto de la bobina de referencia y el otro terminal de la bobina de polaridad desconocida. Aplicar tensin (de valor nominal o inferior) a la bobina de referencia. Anotar los valores de la tensin en bornes de la bobina de referencia, Vr y el de la tensin de ensayo entre bobinas, Vt. Si la tensin de ensayo, Vt es superior a Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada como muestra la ilustracion 1. Si la tensin de ensayo, Vt es mayor que Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse en el otro extremo de la bobina ensayada.

Fig. 6 Conexin para prueba de Polaridad Aditiva.

Corto circuito Realizar la conexin que se muestra en la figura y posteriormente armarlo utilizando los elementos que se encuentran en la misma. Utilizando una fuente de alimentacion variable o un potenciometro de alimentacion ajustar a cero la tension aplicada al bobinado primario, y cortocircuitar las terminales de baja tension. Aumentar lenta y cuidadosamente la tension mediante la fuente de alimentacion hasta que el amperimetro seale la intensidad nominal del bobinado primario. Anotar los valores de la potencia registrada, tension de corto circuito y la intensdiad en el bobinado del primario.Pca= 12 WVn= 13 VIm= 1.2 Amp

Fig. 7 Conexin para prueba de Corto Circuito

Circuito Abierto Realizar la conexin que se muestra en la figura y posteriormente armarlo utilizando los elementos que se encuentran en la misma. Utilizando una fuente de alimentacion variable desde cero hasta la tension nominal correspondiente al bobinado principal que es de 208 voltios. Anotar la potencia en vacio, a tension nominal, y la corriente magnetizante que se haya medido en el vatimetro, voltimetro y amperimetro, respectivamamente.Pcu= 7 WVn= 208 VIm= 0.14 Amp Calcular as perdidas en el hierro a partir de donde RI es la resistencia del bobinado de baja tension.

Fig. 8 Conexin para prueba de Circuito Abierto

6. RESULTADOS DE LABORATORIO

POLARIDAD Voltaje Aplicado [V]Voltaje medido [V]

90 174 (Aditiva)

900 (Sustractiva)

PRUEBA DE CORTO CIRCUITO - PERDIDAS EN EL COBREVoltaje Aplicado [V]Corriente medida [A]Potencia medida [W]

131,212

PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO - PERDIDAS EN EL HIERROVoltaje Aplicado [V]Corriente medida [A]Potencia medida [W]

2080,147

CALCULO DE LAS PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR Datos de placa

Potencia de salida [VA]Voltaje de alta tensin [V]Voltaje de baja tensin [V]

250208208

Prueba de corto circuito

Voltaje aplicado [V]Corriente medida [A]Potencia medida [W]

131,212

Prueba de circuito abierto

Voltaje aplicado [V]Corriente medida [A]Potencia medida [W]

2080,147

PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

Entonces, el Voltaje aplicado es despreciable y las perdidas en el hierro, .

PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO

ALTA TENSIN

BAJA TENSION

RENDIMIENTO A PLENA CARGA

RENDIMIENTO A MEDIA CARGA

7. ANALISIS DE RESULTADOS

Mediante la prueba de laboratorio para determinar la polaridad en el transformador, se estableci el punto de polaridad en cada uno de ellos, ya sea conexin aditiva o sustractiva presente en la fig.5 al ingresar un voltaje aplicado de 90 V se obtuvo un equivalente a 124 V esto se dio debido al que al parecer el trasformador no funcionaba bien pero se puede verificar que el obteniendo de esta manera una polaridad aditiva, de igual manera cuando conectamos en un polaridad sustractiva tendremos un voltaje aplicado de 90V y obtenemos un equivalente a cero por ende .

El voltaje aplicado en la prueba de corto circuito en alta tensin es de 13V con esto nos podemos dar cuenta que el valor aplicado es mucho menor al valor nominal del transformador, el mismo que permiti alcanzar un valor de corriente nominal de 1,2 A.

La potencia medida en la prueba de corto circuito nos da un valor de 12W as podemos encontrar las perdidas en el cobre por el cual el valor del voltaje aplicado de desprecia y las perdidas en el hierro se desprecian tambin lo cual nos da las perdidas en el cobre.

En la prueba de circuito abierto podemos encontrar las prdidas del hierro mediante dos partes esenciales la cuales son la lata tensin y la baja tensin, como tenemos nuestros valores encontrados previamente en el laboratorio calculamos todas nuestras incgnitas y mediante la formula

Mediante la prueba de circuito abierto se pudo obtener los datos necesarios para el clculo de prdidas en el hierro la misma que da como resultado una prdida de 6.918W.

Las prdidas del hierro en el transformador en el cual se realiz la prctica son menores a las del cobre puesto que en el hierro se tiene una prdida de 6,918W mientras que en el cobre se tiene una prdida de 12W.

El rendimiento de plena carga es cuando el transformador trabaja al 100% de su capacidad y media carga es cuando trabaja al 50% lo cual se puede observar a que potencia y que eficiencia trabajan los transformadores.8. CONCLUSIONES

Las pruebas de vaco y de cortocircuito radica en permitirnos conocer los parmetros del circuito equivalente del transformador. Se puede notar que a medida que se disminuye la tensin disminuye las prdidas del hierro; por lo tanto podemos concluir que mientras la tensin no cambie, no cambiarn las prdidas del hierro. Se logr determinar la polaridad de los terminales de la bobina en 1 y 3 con la ayuda de la prueba de laboratorio. Siempre y cuando se conecten los transformadores en polaridad aditiva, se suman los voltajes Debido a que el transformador utilizado en la prctica es de relacin 1:1 la prueba de cortocircuito y circuito abierto se la puede realizar en cualquiera de los bobinados. En la prueba de cortocircuito el voltaje aplicado es muy pequeo en comparacin al voltaje nominal del transformador, es por eso que se lo debe aplicar lentamente hasta llegar a su corriente nominal. En la prueba de circuito abierto la corriente que circula aplicando el voltaje nominal es mucho menor que la corriente nominal. La potencia medida en la prueba de cortocircuito fue ligeramente mayor a la medida en la prueba de circuito abierto. Llevamos a cabo la prueba de cortocircuito, en la cual se determinaron las prdidas del cobre sabiendo que estas son iguales a las lecturas del vatmetro. Efectuamos las pruebas de circuito abierto, con la finalidad de determinar las perdidas en el hierro, para lo cual se realizaron los respectivos clculos.

9. RECOMENDACIONES

Conocer el proceso adecuado para realizar las pruebas de polaridad del transformador. Sealar los puntos de polaridad para que no exista confusin al momento de las conexiones. La conexin de cualquier circuito a la fuente de suministro de energa elctrica se debe realizar a travs de un elemento de proteccin. Para energizar un circuito o montaje experimental se debe solicitar la autorizacin del docente verificando que es esquema est conectado adecuadamente para as no producir ningn corto o inconveniente con los equipos. El laboratorio de transformadores carece de equipos suficientes para realizar las pruebas, por lo que es necesario dotarse de los equipos antes de realizar la prctica. La implementacin de software para ensayos de prdidas en transformadores sera una herramienta con el fin de dar un valor agregado al protocolo de pruebas presentado. La calibracin del equipo de medicin es una herramienta muy importante, ya que una lectura inadecuada puede inducir errores la prctica. Tomar en consideracin las normas de seguridad y las cinco reglas de oro al momento de usar el laboratorio. Verificar la capacidad del equipo de medicin antes de encender la fuente, para as evitar el avero del mismo en caso de no soportar la carga a ser aplicada. Realizar primero los esquemas de las distintas conexiones antes de proceder a conectar a las diferentes fuentes y medidores. Verificar que los equipos estn en perfecto funcionamiento caso contrario informar al docente.

10. BIBLIOGRAFIA [1] lhusurbil. (2012). Transformadores Monofasicos. En Linea http://www.lhusurbil.com/sep/euskera/u07a01/a.htm [2] http://www.unicrom.com/Tut_polaridad_transformador.asp [3] Ternium. (2010). Transformadores. Manual de contenido del Participante, pag 121 [4] Electronicabasica. (2010). Vatimetro. En lnea www.electronicabasica.net/vatimetro [5] Stephen Chapra. (2012).Pruebas de corto circuito y circuito abierto. Maquinas Electricas [6] Mural. (2012). Voltimetro y Amperimetro. En linea http://mural.uv.es/ferhue/3o/labem/p1voltimetroamperimetro.pdf

11. ANEXOS

Anexo 1 Transformadores Monofsicos

Anexo 2 Diagrama Pruebas de Polaridad

Anexo 3 Fuente de Alimentacin CA

Anexo 4 Conexin Polaridad Aditiva

Anexo 5 Medida del Voltmetro Polaridad Aditiva del Transformador

Anexo 6 Esquema de Conexin Prueba del Corto Circuito

Anexo 7 Conexin del Transformador para Ensayo Corto Circuito

Anexo 8 Medida del Voltmetro prueba Corto Circuito

Anexo 9 Medida del Ampermetro prueba Corto Circuito

Anexo 10 Medida del Vatmetro prueba Corto Circuito