Laboratorio de Electrónica

Transformador monofásico. Conexiones en paralelo, Serie y Combinados. Transformador Trifásico. Generador Sincrónico. Determinación de Ra. Determinación de Rf

  • Enviado por: Jhon Pool Ibarra Bascuñan
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 30 páginas
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Introducción

1-1. Laboratorio N º 7: Transformador monofásico, conexiones paralelo y serie y combinados

En el presente informe del laboratorio qué se refiere a los ensayos del transformador monofásico, que se puede definir como realizar conexiones paralelo-paralelo, serie-serie, serie-paralelo, paralelo-serie.

Este laboratorio se realizo porqué se necesita saber el comportamiento del transformador en conexiones de 2 transformadores en paralelo y serie y combinados, para así definir sus características técnicas y comportamientos.

Este laboratorio se realiza para qué podamos conocer como se comporta el transformador monofásico y relacionarlo con los de distribución ya que se utilizan hay.

1-2. Laboratorio Nº 8: Transformador trifásico.

El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.

Casi todos los sistemas importantes de generación y distribución de potencia del mundo son, hoy en día, sistemas de corriente alterna trifásicos. Puesto que los sistemas trifásicos desempeñan un papel tan importante en la vida moderna, es necesario entender la forma como los transformadores se utilizan en ella.

Considerables ventajas son las que ganan con el uso de un solo transformador trifásicos en lugar de tres unidades monofásicas de la misma capacidad total. Las ventajas son rendimiento incrementado, tamaño reducido, peso reducido y menor costo. Una reducción del espacio es una ventaja desde el punto de vista estructural en estaciones generadoras o bien subestaciones

Objetivos

2-1. Objetivo general laboratorio Nº 7

  • Analizar el comportamiento de bobinas conectadas en serie y en paralelo bajo condiciones de acoplamiento y sin acoplamiento.

2-2. Objetivos específicos Laboratorio Nº 7

  • Lo primero conectar paralelo-paralelo y con puntos homólogos cambiados.

  • Conectar Paralelo-serie y con puntos homólogos cambiados.

  • Conectar serie-serie y con puntos homólogos cambiados.

  • Conectar serie-paralelo y con puntos homólogos cambiados.

  • A cada ensayo realizar mediciones de potencia, voltaje corriente en el primario y voltaje en el secundario.

2-3. Objetivo general Laboratorio Nº 8

  • Visualizar el comportamiento del transformador trifásico con carga

2-4. Objetivos específicos Laboratorio Nº 8

  • Se procederá a realizar el conexionado estrella-estrella y conectándole carga resistiva, inductiva y capacitiva y desequilibrándolo para obtener datos y medirlos con los multímetros los datos pedidos.

  • Se procederá a realizar el conexionado delta-estrella y conectándole carga resistiva, inductiva y capacitiva y desequilibrándolo para obtener datos y medirlos con los multímetros los datos pedidos.

  • Realizar diagramas fasoríales de cada ensayo.

Explique el funcionamiento del motor sincrónico.

Esta fundamentado en la reversibilidad de un alternador. El campo interior de una aguja se orienta de acuerdo a la polaridad que adopta en cada momento el campo giratorio en que se haya inmersa y siempre el polo S de la aguja se enfrenta al polo N cambiable de posición del campo giratorio, la aguja sigue cambiando con la misma velocidad con que lo hace el campo giratorio. Se produce un perfecto sincronismo entre la velocidad de giro del campo y la de la aguja.

Si tomamos un estator de doce ranuras y lo alimentamos con corriente trifásica, se creará un campo giratorio. Si al mismo tiempo a las bobinas del rotor le aplicamos una C.C, girará hasta llegar a sincronizarse con la velocidad del campo giratorio, de tal manera que se enfrentan simultáneamente polos de signos diferentes, este motor no puede girar a velocidades superiores a las de sincronismo, de tal forma que será un motor de velocidad constante. La velocidad del campo y la del rotor, dependerán del número de pares de polos magnéticos que tenga la corriente. Un motor de doce ranuras producirá un solo par de polos y a una frecuencia de 60 Hz, girará a 3600 R.P.M.

Como se verá el principal inconveniente que presenta los motores sincrónicos, es que necesitan una C.C. para la excitación de las bobinas del rotor, pero en grandes instalaciones (Siderúrgicas), el avance de corriente que produce el motor sincrónico compensa parcialmente el retraso que determinan los motores asincrónicos, mejorando con ello el factor de potencia general de la instalación, es decir, el motor produce sobre la red el mismo efecto que un banco de condensadores, el mismo aprovechamiento de esta propiedad, es la mayor ventaja del motor sincrónico

Desarrollo del tema

Generador sincrónico.

Procedimiento laboratorio Nº 8

3-1. Realice determinación de los parámetros del circuito equivalente del generador sincrónico.

Como se compone un generador sincrónico.

Bueno el generador sincrónico se compone de un estator, un rotor, y escobillas.

La función, el rotor es la parte móvil del generador gira en el estator, el estator es la parte fija del generador y las escobillas son la alimentación.

Como funciona el generador sincrónico, Se le aplica un voltaje continuo a las escobillas del rotor para que se energicé su devanado de campo el cual esta ubicado en el rotor y este a su ves gira con una fuerza mecánica externa la cual hace que el gire el campo magnético y se cree un campo magnético giratorio sincrónico en el estator están ubicadas las bobinas las cuales hacen que se induzca un f.e.m. y cree un voltaje en los terminales del generador funcionamiento Básico del generador sincrónico.

¿Que significa campo magnético giratorio sincrónico?

El campo giratorio sincrónico significa que el campo rotatorio esta en sincronía con el rotor y esto crea una sincronía mutua entre ambas parte.

3-1b. Determinar Ra por método indirecto.

Se procedió a energizar los terminales del generador sincrónico con un voltaje continuo y se midió su corriente y se determino resistencia de armadura (Ra).

Como lo muestra la figura 3.1b.

Fig.3.1b. Conexión para medición de Ra método indirecto.

Luego de obtener los datos medidos por los instrumentos, se tabulan como la tabla. Figura 3.1c.

Corriente

10.51 (v) dc

Voltaje

1.85 (A) dc

Fig.3.1c. Tabla de valores medidos.

Luego se procedió a calcular la resistencia de armadura. Figura 3.1d

Fase-Fase

2RA=VDC= 10.51 (V)= 5.68 (Ω)* 1.10 FACTOR SKIN=6.248 (Ω)

IDC 1.85 (A)

2RA= 6.248 (Ω) = RA= 6.248 (Ω)= 3.124 (Ω)

2

Fase-Neutro

RA=10.54= 3.188 (Ω) Vacio : EA = Vf

3.24

XS=380(V)= 26.68 (Ω) Inominal= 14.24 (A) Vnominal= 380 (v)

14.24 (A)

Fig. 3.1d. Resistencia de armadura y reactancia sincrónica.

3-1e. Determinar Rf por método indirecto.

Se procedió a energizar los terminales del la excitación o el devanado de campo del generador sincrónico con un voltaje continuo y se midió su corriente y se determino resistencia fija (Rf).

Fig.3.1e. Conexión para medición de Rf método indirecto.

Luego de obtener los datos medidos por los instrumentos, se tabulan como la tabla. Figura 3.1f.

Corriente

2.065 (A)

Voltaje

30 (V)

Fig. 3.1f. Tabla de valores medidos.

Luego se procedió a calcular la resistencia fija. Figura 3.1g

RF=VDC= 30 (V)= 14.52 (Ω)

IAC 2.065 (A)

R medida por tester: 9 (Ω)

Fig.3.1g. Resistencia Fija Rf.

3-1h. Determinar ensayo de vacío.

Se procedió a Conectar la excitatriz al devanado de campo luego a rotoriarlo con fuerza mecánica externa y llegar a sus potencias nominales. Y medir If y Voltaje en los terminales. Como se muestra en la figura 3.1h.

'Laboratorio de Electrnica'

Fig.3.1h. Realizar el ensayo de vacío.

Luego de obtener los datos medidos por los instrumentos, se tabulan como la tabla. Figura 3.1i.

IF

VT

0,39 m (A)

20 (v)

1,10 m (A)

40 (v)

1,75 m (A)

60 (v)

2,39 m (A)

80 (v)

2,96 m (A)

100 (v)

3,71 m (A)

120 (v)

4,6 m (A)

140 (v)

4,8 m (A)

160 (v)

5,48 m (A)

180 (v)

6,13 m (A)

200 (v)

7 m (A)

220 (v)

7,7 m (A)

240 (v)

8,6 m (A)

260 (v)

9,4 m (A)

280 (v)

10,2 m (A)

300 (v)

11,3 m (A)

320 (v)

12,5 m (A)

340 (v)

13,6 m (A)

360 (v)

14,41 m (A)

380 (v)

16,06 m (A)

400 (v)

18,28 m (A)

420 (v)

20,1 m (A)

440 (v)

25,02 m (A)

460 (v)

29, 02 m (A)

480 (v)

34 m (A)

500 (v)

39,8 m (A)

520 (v)

47,9 m (A)

540 (v)

60,9 m (A)

560 (v)

60,6 m (A)

562 (v)

Fig.3.1i. Tabla valores medidos.

3-1j. Determinar ensayo de corto circuito.

Se procedió a realizar ensayo corto circuito voltaje reducido midiendo IF y IA, se cortocircuitaran lo terminales del devanado de armadura midiendo IA. Como se muestra en la figura 3-1j.

'Laboratorio de Electrnica'

Fig.3.1J. Conexionado para ensayo cortó circuito.

Luego de obtener los datos medidos por los instrumentos, se tabulan como la tabla. Figura 3.1k

IF

IA

0.021 (A)

0.011(A)

0.087 (A)

0.62 (A)

0.36(A)

2 (A)

0.442(A)

2.44 (A)

0.535(A)

2.93 (A)

0.79 (A)

4.38 (A)

1.14 (A)

6.3 (A)

1.94 (A)

10.7 (A)

Fig.3.1K. Tabla valores medidos.

Luego se procedió a realizar las curva de cada ensayo. Como se muestra en la figura 3.1L

'Laboratorio de Electrnica'

Curva de corto circuito

Luego se procedió a conectarle carga al generador. Carga, resistiva, inductiva y capacitiva y se midió potencia, voltaje corriente factor de potencia, etc. Como se muestra en las figuras 3.1M.

'Laboratorio de Electrnica'

Fig.3.1M. Conexión del generador sincrónico con carga resistiva.

Tabla valores medidos. Como lo muestra la figura 3.1N.

IF

2.130 (A)

IA

0.16 (A)

POTENCIA TOTAL

0.10 K(W)

POTENCIA APARENTE

0.11 K(VA)

POTENCIA REACTIVA

0.01K(VAR)

COS 0

0.99

SENTIDO

POSITIVO (+)

VR=Vnl - Vfl*100= 380 - 396 * 100 = - 4 % VR= Regulación de voltaje

Vfl 396 Vnl= Voltaje sin carga

Vfl= Voltaje con carga

ή=Pout* 100 = 100 *100= 4.5 % 2.2kw motor que lo rotorea

Pin 2200

Carga resistivo secuencia (+)

Fig.3.1b. Tabla valores medidos y diagrama fasorial.

Luego se procedió a conectarle carga al generador. Carga inductiva 3.1O.

'Laboratorio de Electrnica'

Fig.3.1O. Conexionado carga resistiva y inductiva.

Tabla valores medidos. Como lo muestra la figura 3.1P.

IF

2.25 (A)

IA

0.64 (A)

POTENCIA TOTAL

0.16 K(W)

POTENCIA APARENTE

0.42 K(VA)

POTENCIA REACTIVA

0.38K(VAR)

COS 0

0.39

SENTIDO

POSITIVO (+)

VR=Vnl - Vfl*100= 380 - 379 * 100 = 0.26 % VR= Regulación de voltaje

Vfl 379 Vnl= Voltaje sin carga

Vfl= Voltaje con carga

ή=Pout* 100 = 160 *100= 7.27 % 2.2kw motor que lo rotorea

Pin 2200

Carga resistivo secuencia (+)

Fig.3.1P. Tabla valores medidos y diagrama fasorial.

Luego se procedió a conectarle carga al generador. Carga capacitiva 3.1Q.

'Laboratorio de Electrnica'

Fig.3.1Q. Conexionado de carga capacitiva y resistiva.

Tabla valores medidos. Como lo muestra la figura 3.1R.

IF

2.25 (A)

IA

4.64 (A)

POTENCIA TOTAL

0.84 K(W)

POTENCIA APARENTE

1.74 K(VA)

POTENCIA REACTIVA

1.55K(VAR)

COS 0

0.47

SENTIDO

POSITIVO (+)

VR=Vnl - Vfl*100= 380 - 220 * 100 =72.72 % VR= Regulación de voltaje

Vfl 220 Vnl= Voltaje sin carga

Vfl= Voltaje con carga

ή=Pout* 100 = 840 *100= 38.18 % 2.2kw motor que lo rotorea

Pin 2200

Carga resistivo secuencia (+)

Fig.3.1R. Tabla valores medidos y diagrama fasorial.

Comentarios del laboratorio Nº 5

Los transformadores monofásicos al realizar este tipo de ensayo se debe realizar una forma ordenada y segura ya que el tipo de conexiones ya mencionadas al utilizar voltaje nominal hay que tomar mucha precaución ya que el tipo de conexión a realizar debe estar bien echa con sus puntos homólogos donde correspondan ya que de lo contrario ocurrirá un corto circuito que puede dañar al equipo o a la maquina el transformador.

No este caso ya que se utilizo voltaje reducido y como muestran las tabla de valores la corriente igual es muy alta por eso se utilizo voltaje reducido si hubiera sido nominal se hubiera dañado el transformador, Observación antes de realizar este tipo de ensayo debes ubicar si los transformadores son idénticos núcleo, relación de transformación etc. Y lo mas importante sus polaridades

Conclusión del laboratorio Nº 5

Se puede concluir que este tipo de ensayo requiere mucha supervisión, ya que es muy peligrosa al ser mal conectada y que pueda dañar al equipo. Este ensayo da a conocer que comportamiento se da cuando se aplica este tipo de conexiones, Paralelo esta conexión se da cuando por ejemplo tenemos un loteo de casas y nos pide mas potencia de la que entrega nuestro transformador lo que se realiza es conectar 2 maquinas de iguales características ya mencionadas en paralelo para así aumentar la potencia. La conexión paralela con puntos homólogos cambiados solo es para comprobar el comportamiento del transformador.

La conexión serie lo que cree el grupo de trabajo que realizo este ensayo que no se utilizara porque las mediciones que nos dio no es para conectarlas en líneas de distribución ya que solo es la suma de tensiones y eso se realiza solo con tener un transformador y utilizarlo como elevador y reductor.

.

Resistivo equilibrado secuencia (+)

Resistivo Desequilibrado secuencia (+)

Inductivo puro equilibrado secuencia (-)

Inductivo puro desequilibrado secuencia (-)

Capacitivo equilibrado secuencia (+)

Capacitivo desequilibrado secuencia (+)

Fig. 4.1n Diagramas fasoríales resistivo, inductivo y capacitivo, desequilibrados

Se procedió a realizar los diagramas fasoriales de la conexión delta-estrella como se muestran en las figuras 5.1N.

Resistivo equilibrado secuencia (+)

Resistivo Desequilibrado secuencia (+)

Inductivo puro equilibrado secuencia (-)

Inductivo puro desequilibrado secuencia (-)

Capacitivo equilibrado secuencia (+)

Capacitivo desequilibrado secuencia (+)

Fig. 5.1N Diagramas fasoríales resistivo, inductivo y capacitivo, desequilibrados

Comentarios del laboratorio Nº 6

Bueno se puede comentar que existen diversos tipos de inconvenientes en las conexiones de transformadores trifásicos como El principal inconveniente de la conexión estrella-estrella es el desequilibrio de tensiones en la línea conectada al primario, que aparece cuando hay fuertes desequilibrios en la carga secundaria.

Así el transformador estrella-estrella, con neutro en ambos devanados, al sobrecargar una fase en el secundario, aumentará proporcionalmente la corriente en la fase del devanado de la misma columna del primario y por tanto, provocará un caída de tensión mayor en un conductor de línea que en los otros dos.

Ventajas: Una ventaja muy interesante que presenta este transformador es la posibilidad de sacar neutro, tanto en el lado de baja tensión como en el lado de alta tensión. El neutro permite obtener dos tensiones, como es el caso de líneas de distribución o bien de conectarle a tierra como medida de seguridad en cierto tipo de instalaciones.

Conclusión del laboratorio Nº 6

Podemos concluir que los transformadores trifásicos son una rama muy importante de los transformadores, ya que con la versatilidad de configuraciones que presentan se crean un sin número de aplicaciones para los mismos.

Cada una de las distintas configuraciones presenta ventajas y desventajas que deben de ser tomadas en cuenta a la hora de emplearlas en el diseño de una aplicación.

La realización del estudio de los transformadores es una parte muy extensa y de gran importancia exigir al electricista el estudio general de todas las partes básicas respectivas a los transformadores que vayan a ser colocados en funcionamiento pues así aseguramos una larga vida útil para los mismos

Apéndices del laboratorio Nº 2

Materiales utilizados:

10-1. Para curva ascendente

  • Variac Monofásico 0-260 (v) 5.5 (A) max

  • 2 Multímetro UNIT UT60E Modelo RS232C TRUE RMS. En escala voltaje alterno.

  • 1 Multímetro UNIT UT60E Modelo RS232C TRUE RMS. En escala 10 Max Amper.

  • 10 conectores banana banana.

  • Un transformador monofásico 1.2 Kva. 1:1 y reductor núcleo acorazado

10-2. Para curva descendente

  • Variac Monofásico 0-260 (v) 5.5 (A) Max.

  • 2 Multímetro UNIT UT60E Modelo RS232C TRUE RMS. En escala voltaje alterno.

  • 1 Multímetro UNIT UT60E Modelo RS232C TRUE RMS. En escala 10 Max Amper.

  • 10 conectores banana banana.

  • Un transformador monofásico 1.2 Kva. 1:1 y reductor núcleo acorazado

1

1

VLL=RS 120º

VLL=ST 0º

VLL=TR 240º

VF=R 90º

VF=S 330º

VF=T 210º

IL= IFR-S 0º

IFT= 60º

VFR= 90º

VFS= 330º

VFT=210º

VLL=ST 0º

IFS= 16º

IFT= 14º

VLL=RS 120º

VLL=TR 240º

IFR=81.16

IL=42º

VLL=RS 240º

VFR= 270º

VLL=ST 0º

VLL=TR 120º

VFS= 30º

VFT=150º

IFR=-81.16

IL= - 68º

IFS= -38º

IFT= -24º

VFR= 270º

VFS= 30º

VLL=TR 120º

VLL=RS 240º

IFT= -33º

IFR=-83º

IFS= -16º

IL= - 57º

IL= 62º

VLL=RS 240º

VLL=TR 120º

VLL=ST 0º

VLL=ST 0º

VFR= 330º

VFS= 90º

IFT= 35º

IFS= 34º

IFR=90º

VFR= 330º

VLL=RS 240º

VLL=TR 120º

VFT=150º

VFT=210º

VFT=210º

VFS= 90º

IFT= 43º

IL= 19º

VLL=ST 0º

IFR=90º

IFS= 35º

VLL=RS 120º

VF=R 90º

IFT= 0º

IL= IFR-S 0º

VLL=ST 0º

VF=T 210º

VF=S 330º

VLL=TR 240º

IFR=63.89

VLL=RS 120º

VFR= 90º

IL=56º

IFS= 65º

IFT= 67.66º

VLL=ST 0º

VFT=210º

VFS= 330º

VLL=TR 240º

VLL=TR 120º

VFS= 30º

VLL=ST 0º

IFT= -81º

VFT=150º

IL= - 38º

IFS= -80º

IFR=-81.16

VFR= 270º

VLL=RS 240º

VLL=TR 120º

VFS= 30º

VFT=150º

VLL=ST 0º

IFT= -72º

IFS= -81º

IFR=-63º

VFR= 270º

IL= - 61º

VLL=RS 240º

VFS= 90º

IFR=61º

IFS= 65º

VLL=TR 120º

IL= 62º

IFT= 60º

VLL=ST 0º

VFT=210º

VFR= 330º

VLL=RS 240º

VLL=TR 120º

IFT= 11º

VFS= 90º

IFS= 16º

IFR=31º

IL= 19º

VLL=ST 0º

VFT=210º

VFR= 330º

VLL=RS 240º

IL=30.68º

VLL=RS 120º

VLL=ST 0º

VLL=RS 120º

IL= 8º

VLL=ST 0º

VLL=TR 240º

IL= -67º

VLL=TR 240º

VLL=RS 120º

VLL=ST 0º

IL= 61º

VLL=TR 240º