Practica 3 Regulacion Del Transformador 1x2q1j
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN INGENIERIA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO SEMESTRE 2015-I
UNIVERSIDAD NACIONAL ÁUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA (ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO) LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO NOMBRE DE LA PRÁCTICA: REGULACIÓN DEL TRANSFORMADOR No. DE LA PRÁCTICA: 3 GRUPO: 1852-A NOMBRE DEL ALUMNO: LEGORRETA DIMAS OSCAR ANTONIO NÚMERO DE CUENTA: 411018070 PROFESOR: ING. ALBINO ARTEAGA ESCAMILLA PERIODO ACADÉMICO: 2015-I FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 28 DE AGOSTO DEL 2014 FECHA DE ENTREGA DEL REPORTE: 18 de Septiembre del 2014
Objetivos Estudiar la regulación de voltaje del transformador con cargas variables. Estudiar la regulación del transformador con cargas inductivas y capacitivas. Instrumentos y Equipo Módulo de transformador
EMS 8341
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN INGENIERIA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO SEMESTRE 2015-I
Módulo de fuente de alimentación
( 0−120V c. a )
EMS 8821
Módulo de medición de c.a
( 250/250 V )
EMS 8426
Módulo de medición de c.a
( 0.5/ 0.5 A )
EMS 8425
Módulo de resistencia Módulo de inductancia Módulo de capacitancia Cables de conexión
EMS 8311 EMS 8321 EMS 8331
Procedimiento experimental
Figura 2.1 1. Se conectó el circuito mostrado en la figura 2.1 en el cual se utilizó el módulo EMS de transformador, la fuente de alimentación, el módulo de resistencias y los módulos de medición de c.a. 2. a) Se abrieron todos los interruptores del módulo de resistencia para así tener una carga igual a cero. b) Se conectó la fuente de alimentación, mediante el voltímetro lo fuimos ajustando para así
120 V c. a
obtener un voltaje de
.
c) Al realizar esos puntos se procedió a realizas las respectivas mediciones en el cual se anotaron en la siguiente tabla las corriente de entrada, salida y el voltaje de entrada. d) Se ajustó la resistencia de carga
ZL
voltaje en la fuente de alimentación en
a 1200 Ω, para cada ajuste de carga se mantuvo el
120 V c. a .
e) Al término de las mediciones se redujo a cero el voltaje de alimentación y se desconectó del circuito.
Z L (Ω)
I 2 ( mA c. a )
E2 ( V c .a )
I 1 ( mA c . a )
∞
2
119.1
26
1200 600
98 185
117.3 115.6
114 200
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN INGENIERIA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO SEMESTRE 2015-I
400 300 240
274 365 449
113.8 112.1 110.5 Tabla 3.1
389 379 462
3. a) Calcule la regulación del transformador utilizando los voltajes de salida de vacío y a plena carga anotados en la tabla 3.1.
regulaciondel voltaje=
E NL−E FL ∗100 E FL
Donde
E NL=Voltaje en el secundario sin carga ( V )
E FL=Voltaje en el secundario a plenacarga ( V )
Z L (Ω)
de regulaciondel voltaje
∞
0
1200 600 400 300 240
1.53 3.027 4.657 6.244 7.782
b) ¿Son equivalentes el valor de VA del devanado primario y el del devanado secundario para cada valor de resistencia de carga indicado en la tabla 3.1? No esto se debe a las variaciones de carga resistiva que existe en el devanado secundario provocando que exista una caída de potencial. 4. a) Al término de las mediciones con carga resistiva, la cambiamos por el módulo de inductancia en el cual se realizó los mismos puntos anteriores. b) En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos en las mediciones al conectar una carga inductiva.
Z L(Ω)
I 2 ( mA c. a )
E2 ( V c .a )
I 1 ( mA c . a )
∞
0
118.9
26
1200
100
116.6
120
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN INGENIERIA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO SEMESTRE 2015-I
600 400 300 240
198 290 374 458
114.3 112.4 110.2 108.3
217 308 391 474
Tabla 3.2 5. a) Terminamos de realizar las respectivas mediciones, en el cual cambiamos el módulo de inductancia por el de capacitancias realizando las mismas mediciones. b) En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos al conectar una carga capacitiva.
Z L(Ω)
I 2 ( mA c. a )
E2 ( V c .a )
I 1 ( mA c . a )
∞
0
119
27
1200 600 400 300 240
108 224 337 436 558
121.2 123.4 125.8 127.7 130.1
90 204 315 413 534
Tabla 3.3 6. Con los datos obtenidos en las anteriores tablas se trazó las curvas de regulación del voltaje de salida de
E2
en función de la corriente de salida
I2 .
a) Curva de regulación de voltaje para una carga resistiva.
" Carga resistiva " 120 118 116 "
114 112 110 108 106 0
50
100 150 200 250 300 350 400 450 500
a) Curva de regulación de voltaje para una carga inductiva.
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" Carga Inductiva " 120 118 116 114
"
112 110 108 106 104 0
50
100
150
200
250
300
350
400
b) Curva de regulación de voltaje para una carga capacitiva.
" Carga Capacitiva " 135 130 125
"
120 115 110 0
100
200
300
400
500
600
Prueba de conocimientos 1. Explique por qué el voltaje de salida aumenta cuando se utiliza carga capacitiva. El capacitor se encarga de almacenar energía. 2. Un transformador tiene una impedancia muy baja (R y X pequeñas). a) ¿Qué efecto tiene esto en la regulación? La regulación menor o negativa es debida a que E2 puede ser menor que V2. b) ¿Qué efecto tiene esto en la corriente de cortocircuito? Si el secundario de baja tensión de un transformador se pone en cortocircuito, tanto V2, a tensión en bornes del secundario,
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como ZL, la carga secundaria son cero. En consecuencia, la corriente I1 absorbida de V1 está determinada únicamente por la impedancia interna Ze1, por lo que I1= V1/Ze1. 3. A veces los transformadores de gran tamaño no poseen propiedades óptimas de regulación. Se diseñan así, a propósito, para que se pueda usar con ellos interruptores de tamaño razonable. Explíquelo. Debido a su grandes dimensiones existen inestabilidad en la regulación del voltaje en el cual para poder proteger este dispositivo se colocan interruptores contra corriente de cortocircuito en el cual según la norma son de 400 y 630 A. 4. ¿Es aproximadamente igual el calentamiento de un transformador cuando la carga es resistiva, inductiva o capacitiva, para el mismo valor nominal de VA? ¿Por qué? En cargas resistivas siempre va haber más disipación de calor. Conclusiones La carga suministrada en el secundario provoca que el voltaje en esas terminales se altere debido a las caídas de tensión (en el primer caso de la práctica) a través de las resistencias. La regulación de tensión se define como: Una razón entre el voltaje en vacío o sin carga hasta el voltaje a plena carga del transformador con un mismo voltaje de excitación en el devanado primario. En cargas inductivas existe un mayor rango de desaprovechamiento de la energía debido a que existen perdidas que ya se mencionaron anteriormente. En cargas capacitivas existe mejor aprovechamiento de energía con ello se utiliza para corregir el facto de potencia producida por las cargas inductivas, no es muy recomendable utilizar demasiada carga capacitiva ya que se podría generar una sobre tensión y provocar daños en la instalación.
Bibliografía
Maquinas eléctricas y sistemas de potencia Theodore Wildi Editorial: Pearson Prentice Hall
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UNIVERSIDAD NACIONAL ÁUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA (ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO) LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO NOMBRE DE LA PRÁCTICA: REGULACIÓN DEL TRANSFORMADOR No. DE LA PRÁCTICA: 3 GRUPO: 1852-A NOMBRE DEL ALUMNO: LEGORRETA DIMAS OSCAR ANTONIO NÚMERO DE CUENTA: 411018070 PROFESOR: ING. ALBINO ARTEAGA ESCAMILLA PERIODO ACADÉMICO: 2015-I FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 28 DE AGOSTO DEL 2014 FECHA DE ENTREGA DEL REPORTE: 18 de Septiembre del 2014
Objetivos Estudiar la regulación de voltaje del transformador con cargas variables. Estudiar la regulación del transformador con cargas inductivas y capacitivas. Instrumentos y Equipo Módulo de transformador
EMS 8341
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN INGENIERIA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELECTRICO SEMESTRE 2015-I
Módulo de fuente de alimentación
( 0−120V c. a )
EMS 8821
Módulo de medición de c.a
( 250/250 V )
EMS 8426
Módulo de medición de c.a
( 0.5/ 0.5 A )
EMS 8425
Módulo de resistencia Módulo de inductancia Módulo de capacitancia Cables de conexión
EMS 8311 EMS 8321 EMS 8331
Procedimiento experimental
Figura 2.1 1. Se conectó el circuito mostrado en la figura 2.1 en el cual se utilizó el módulo EMS de transformador, la fuente de alimentación, el módulo de resistencias y los módulos de medición de c.a. 2. a) Se abrieron todos los interruptores del módulo de resistencia para así tener una carga igual a cero. b) Se conectó la fuente de alimentación, mediante el voltímetro lo fuimos ajustando para así
120 V c. a
obtener un voltaje de
.
c) Al realizar esos puntos se procedió a realizas las respectivas mediciones en el cual se anotaron en la siguiente tabla las corriente de entrada, salida y el voltaje de entrada. d) Se ajustó la resistencia de carga
ZL
voltaje en la fuente de alimentación en
a 1200 Ω, para cada ajuste de carga se mantuvo el
120 V c. a .
e) Al término de las mediciones se redujo a cero el voltaje de alimentación y se desconectó del circuito.
Z L (Ω)
I 2 ( mA c. a )
E2 ( V c .a )
I 1 ( mA c . a )
∞
2
119.1
26
1200 600
98 185
117.3 115.6
114 200
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400 300 240
274 365 449
113.8 112.1 110.5 Tabla 3.1
389 379 462
3. a) Calcule la regulación del transformador utilizando los voltajes de salida de vacío y a plena carga anotados en la tabla 3.1.
regulaciondel voltaje=
E NL−E FL ∗100 E FL
Donde
E NL=Voltaje en el secundario sin carga ( V )
E FL=Voltaje en el secundario a plenacarga ( V )
Z L (Ω)
de regulaciondel voltaje
∞
0
1200 600 400 300 240
1.53 3.027 4.657 6.244 7.782
b) ¿Son equivalentes el valor de VA del devanado primario y el del devanado secundario para cada valor de resistencia de carga indicado en la tabla 3.1? No esto se debe a las variaciones de carga resistiva que existe en el devanado secundario provocando que exista una caída de potencial. 4. a) Al término de las mediciones con carga resistiva, la cambiamos por el módulo de inductancia en el cual se realizó los mismos puntos anteriores. b) En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos en las mediciones al conectar una carga inductiva.
Z L(Ω)
I 2 ( mA c. a )
E2 ( V c .a )
I 1 ( mA c . a )
∞
0
118.9
26
1200
100
116.6
120
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600 400 300 240
198 290 374 458
114.3 112.4 110.2 108.3
217 308 391 474
Tabla 3.2 5. a) Terminamos de realizar las respectivas mediciones, en el cual cambiamos el módulo de inductancia por el de capacitancias realizando las mismas mediciones. b) En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos al conectar una carga capacitiva.
Z L(Ω)
I 2 ( mA c. a )
E2 ( V c .a )
I 1 ( mA c . a )
∞
0
119
27
1200 600 400 300 240
108 224 337 436 558
121.2 123.4 125.8 127.7 130.1
90 204 315 413 534
Tabla 3.3 6. Con los datos obtenidos en las anteriores tablas se trazó las curvas de regulación del voltaje de salida de
E2
en función de la corriente de salida
I2 .
a) Curva de regulación de voltaje para una carga resistiva.
" Carga resistiva " 120 118 116 "
114 112 110 108 106 0
50
100 150 200 250 300 350 400 450 500
a) Curva de regulación de voltaje para una carga inductiva.
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" Carga Inductiva " 120 118 116 114
"
112 110 108 106 104 0
50
100
150
200
250
300
350
400
b) Curva de regulación de voltaje para una carga capacitiva.
" Carga Capacitiva " 135 130 125
"
120 115 110 0
100
200
300
400
500
600
Prueba de conocimientos 1. Explique por qué el voltaje de salida aumenta cuando se utiliza carga capacitiva. El capacitor se encarga de almacenar energía. 2. Un transformador tiene una impedancia muy baja (R y X pequeñas). a) ¿Qué efecto tiene esto en la regulación? La regulación menor o negativa es debida a que E2 puede ser menor que V2. b) ¿Qué efecto tiene esto en la corriente de cortocircuito? Si el secundario de baja tensión de un transformador se pone en cortocircuito, tanto V2, a tensión en bornes del secundario,
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como ZL, la carga secundaria son cero. En consecuencia, la corriente I1 absorbida de V1 está determinada únicamente por la impedancia interna Ze1, por lo que I1= V1/Ze1. 3. A veces los transformadores de gran tamaño no poseen propiedades óptimas de regulación. Se diseñan así, a propósito, para que se pueda usar con ellos interruptores de tamaño razonable. Explíquelo. Debido a su grandes dimensiones existen inestabilidad en la regulación del voltaje en el cual para poder proteger este dispositivo se colocan interruptores contra corriente de cortocircuito en el cual según la norma son de 400 y 630 A. 4. ¿Es aproximadamente igual el calentamiento de un transformador cuando la carga es resistiva, inductiva o capacitiva, para el mismo valor nominal de VA? ¿Por qué? En cargas resistivas siempre va haber más disipación de calor. Conclusiones La carga suministrada en el secundario provoca que el voltaje en esas terminales se altere debido a las caídas de tensión (en el primer caso de la práctica) a través de las resistencias. La regulación de tensión se define como: Una razón entre el voltaje en vacío o sin carga hasta el voltaje a plena carga del transformador con un mismo voltaje de excitación en el devanado primario. En cargas inductivas existe un mayor rango de desaprovechamiento de la energía debido a que existen perdidas que ya se mencionaron anteriormente. En cargas capacitivas existe mejor aprovechamiento de energía con ello se utiliza para corregir el facto de potencia producida por las cargas inductivas, no es muy recomendable utilizar demasiada carga capacitiva ya que se podría generar una sobre tensión y provocar daños en la instalación.
Bibliografía
Maquinas eléctricas y sistemas de potencia Theodore Wildi Editorial: Pearson Prentice Hall
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