LABORATORIO 03 - MAQUINAS ELECTRICAS

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Narda Ramos

20/6/2022

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Máquinas Eléctricas I

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MAQUINAS ELECTRICAS
LABORATORIO N° 03: TRANSFORMADOR MONOFASICOS Y TRIFASICOS

UNIVERSIDAD SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO
ESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

INTEGRANTES:

• BAZAN BARSALLO ADRIANA

CURSO:

• MAQUINAS ELECTRICAS

DOCENTE:

• GUITERREZ ATOCHE SERAFIN

FECHA DE PRESENTACION :

17 DE JUNIO DEL 2022

MAQUINAS ELECTRICAS
LABORATORIO N° 03: TRANSFORMADOR MONOFASICOS Y TRIFASICOS

GUÍA DE LABORATORIO 03
TRANSFORMADOR MONOFASICO Y TRIFASICO
1. Objetivo:
1.1. Identificar el principio de funcionamiento de los transformadores monofásico y
trifásico.
1.2. Medir virtualmente los parámetros de entrada y de salida de un transformador.
1.3. Analizar de forma virtual los ensayos o pruebas eléctricas realizadas a los
transformadores.

2. Marco teórico:
2.1. DESCRIPCIÓN DE UN TRANSFORMADOR

Un transformador es una máquina eléctrica estacionaria que convierte energía eléctrica
de cierto voltaje y magnitud en energía eléctrica de diferente o igual voltaje y magnitud.
Un transformador es esencialmente un circuito de dos devanados que convierte la energía
eléctrica de un voltaje y un nivel de corriente a otro, gracias a un número diferente de
vueltas en cada devanado y un flujo magnético común. Cambiando con el tiempo, estos
dos están relacionados. Estas características lo hacen indispensable en las aplicaciones de
transmisión y distribución de energía CA. Un transformador de dos devanados se llama
monofásico y es el más simple. En los circuitos trifásicos se utilizan asientos.

El transformador consta de dos circuitos eléctricos conectados por un circuito magnético.
El funcionamiento del transformador se basa en la ley de inducción de Faraday, por lo que
un circuito afecta al otro por medio del flujo magnético generado en el circuito magnético.
Al conectar la bobina primaria a la corriente alterna, se crea un flujo de corriente alterna
en el núcleo. Este flujo que pasa a través de la bobina secundaria produce una fuerza
electromotriz en la bobina secundaria. A su vez, a través de la corriente alterna en el
devanado secundario, se encuentra el flujo magnético, provocando que esto ocurra.
La fuerza impulsora primaria está en la dirección opuesta.

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LABORATORIO N° 03: TRANSFORMADOR MONOFASICOS Y TRIFASICOS

Un circuito eléctrico consta de bobinas conductoras de alambre, generalmente de cobre. Estos
devanados se denominan devanados y comúnmente se les conoce como devanados primario y
secundario de un transformador. La bobina primaria con el bucle 'N1' es la bobina a través de la
cual entra la energía y la bobina secundaria con 'N2' es la bobina a través de la cual se energiza.
Estos devanados están aislados entre sí y del núcleo. Los materiales aislantes para los
devanados, o para colocar entre capas, son: barniz, hilo, mikanite, cinta impregnada, algodón
impregnado, etc., para transformadores con devanados al aire y transformadores sumergidos en
baño de agua. aceite, aquí están las mismas sustancias que no han sido impregnadas; El caucho
debe evitarse en los transformadores sumergidos en aceite ya que lo ataca y tiene efectos
adversos sobre los mecanismos e incluso los barnices. Separación de partes entre archivos o clips
o entre estos y el núcleo Puede ser de leña, previamente cocinada en aceite, aunque cada vez está
más de moda

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LABORATORIO N° 03: TRANSFORMADOR MONOFASICOS Y TRIFASICOS

Un material sólido a base de papel o similar (Pertinax, etc.). Si se usa madera, no debe
interpretarse como si tuviera un aislador disponible, pero solo un espaciador. Para los
conductores de bobinado, su tipo depende de su sección transversal, se pueden utilizar hilos de
hasta 6 mm² y fuera de este límite se utilizan cables multifilares o cintas planas para adaptar la
caja de la bobina.
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2.2. VALORES ASIGNADOS O NOMINALES

Las tensiones asignadas o nominales (V1, V2) : La es la que se aplica al
arrollamiento primario de un transformador de tensión. Valor de la
tensión primaria que figura en la designación del transformador y de
acuerdo con la cual se determinan sus condiciones de funcionamiento.
La potencia asignada o nominal (SN): Es la potencia máxima requerida por la máquina
o equipo en condiciones normales de uso; Esto significa que el dispositivo está
diseñado para manejar esta cantidad de energía, pero debido a fluctuaciones en la
fuente de alimentación, uso excesivo o continuo, o en casos de uso distintos a
aquellos para los que fue diseñado, la potencia real puede diferir de la potencia
nominal más alto o más corto.
Las corrientes nominales o asignadas (I1, I2) : La corriente extraída por el motor de la
red cuando está a plena carga y operando a la velocidad nominal se puede encontrar
en la placa de características del motor. Si la carga en el motor es menor, la corriente
será menor y si el motor está sobrecargado, la corriente aumentará.
La relación de transformación (a): es el número de vueltas del devanado primario dividido
por el número de vueltas de la bobina secundaria; la relación de transformación
proporciona el funcionamiento esperado del transformador y la tensión correspondiente
requerida en el devanado secundario.
2.3. FALTA O FALLO DE CORTOCIRCUITO

Las fallas pueden ser causadas por exceso de temperatura, exceso de corriente o voltaje,
radiación ionizante, choque mecánico, estrés o impacto y muchas otras causas.
Una falla de cortocircuito es una conexión eléctrica no planeada que proporciona un
trayecto adicional para el flujo de corriente eléctrica.
El contacto directo reduce la resistencia del circuito a cero, lo que conduce a un aumento
significativo de la corriente (desequilibrio) según la ley de Ohm (la diferencia de potencial
aplicada a los extremos de un conductor es proporcional a la corriente de la corriente
eléctrica que fluye a través de este conductor ).
El aumento de la corriente eléctrica es que si la corriente no se interrumpe en
milisegundos, el aislamiento del cable puede derretirse debido al sobrecalentamiento. En
un circuito de CC, se produce un cortocircuito debido al contacto entre el cátodo (-) y el
ánodo (). Y en un circuito de corriente alterna, se produce por una combinación de neutro
y fase (o entre dos fases)
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2.4. AUTOTRANSFORMADORES

Un autotransformador es un tipo de transformador de potencia en el que los devanados
primario y secundario comparten un devanado común. En otras palabras, es un
transformador de un solo devanado.
La principal ventaja es mucho más barata, mejor regulación de voltaje en la línea de
transmisión de energía, se produce más energía, pero la desventaja es que no hay
aislamiento de bobina primaria/secundaria como el transformador de doble bobina
tradicional.

Los autotransformadores se utilizan principalmente para regular la tensión de línea con
el fin de cambiar su valor o mantenerlo constante.
Al igual que los transformadores, los autotransformadores funcionan según el principio
de los campos magnéticos variables en el tiempo, por lo que no se pueden usar en
circuitos de CC. Para reducir las pérdidas en el núcleo debido a las corrientes de Foucault
y la histéresis, a menudo se utiliza acero eléctrico, se enrolla en láminas delgadas, luego
se apila y se prensa. Las placas base así construidas se orientan haciendo coincidir la
dirección de flujo con la dirección de laminación, donde la permeabilidad es mayor.

La relación de derivación de un autotransformador es la relación entre el número de
vueltas de la bobina completa (serie común) y el númerode vueltas de la bobina común.
Por ejemplo, con un clic en el medio de la bobina, es posible obtener un voltaje de salida
(en la bobina "común") la mitad del voltaje de la fuente (o viceversa).
Dependiendo de la aplicación, solo la parte de la bobina utilizada para los circuitos de
mayor voltaje se puede fabricar con un cable de menor calibre (porque genera menos
corriente) que la parte de la bobina común a los dos circuitos. De esta manera, el receptor
se vuelve más económico.
3. PROCEDIMIENTO

3.1. Como funciona el transformador eléctrico (6.55 min)
https://www.youtube.com/watch?v=tmRjlzeExaA

3.2. Medida de los voltajes del primario y secundario de un transformador
monofásico. anotar los valores medidos en las tablas 01, 02, 03 y 04
(26.5 min).
https://www.youtube.com/watch?v=DRdQ82XwQW8

3.3. Medida de los voltajes de un Autotransformador monofasico (10.53 min)
https://www.youtube.com/watch?v=tmRjlzeExaA
https://www.youtube.com/watch?v=tmRjlzeExaA
https://www.youtube.com/watch?v=DRdQ82XwQW8
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Anotar los valores medidos en las tablas 05, 06 y 07.
https://www.youtube.com/watch?v=QN_p-vKYf9M

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Como funciona el transformador eléctrico (6.55 min)
https://www.youtube.com/watch?v=tmRjlzeExaA

4.2. Medida de los voltajes del primario y secundario de un transformador
monofásico. anotar los valores medidos en las tablas 01, 02, 03 y 04
(26.5 min).
https://www.youtube.com/watch?v=DRdQ82XwQW8

4.3. Medida de los voltajes de un Autotransformador monofasico (10.53 min)
Anotar los valores medidos en las tablas 05, 06 y 07.
https://www.youtube.com/watch?v=QN_p-vKYf9M

4.4. Funcionamiento de un transformador trifásico:(10.13 min)
https://www.youtube.com/watch?v=6kUFcuWmc00

4.5. Centro de transformación eléctrica de media tensión, tensión trifásica
(centro de distribución eléctrica) (10.22 min)
https://www.youtube.com/watch?v=zNWvnzKZFqQ

https://www.youtube.com/watch?v=QN_p-vKYf9M
https://www.youtube.com/watch?v=QN_p-vKYf9M
https://www.youtube.com/watch?v=tmRjlzeExaA
https://www.youtube.com/watch?v=tmRjlzeExaA
https://www.youtube.com/watch?v=DRdQ82XwQW8
https://www.youtube.com/watch?v=QN_p-vKYf9M
https://www.youtube.com/watch?v=QN_p-vKYf9M
https://www.youtube.com/watch?v=6kUFcuWmc00
https://www.youtube.com/watch?v=6kUFcuWmc00
https://www.youtube.com/watch?v=zNWvnzKZFqQ
https://www.youtube.com/watch?v=zNWvnzKZFqQ
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5. Datos experimentales

Tabla 01: Valores de los parámetros de entrada y salida de un transformador con núcleo

N VP(V) VS(V) IP(A) IS(A) f(Hz
)
1 12.94 5.99 21.6 0.01 50
2 9.77 4.48 18.7 0 50
3 6.62 2.99 15.2 0 50

Tabla 02 Valores de los parámetros de entrada y salida de un transformador sin núcleo

N VP(V) VS(V) IP(A) IS(A) f(Hz
)
1 12.97 4.8 88.86 0 50
2 12.86 2.06 1 0 50

Tabla 03: Valores de los parámetros de entrada y salida de un transformador con carga

N VP(V) VS(V) IP(A) IS(A) Pent(W) Psal(W)
1 13.06 4.05 90 0.15 1.17 0.61

Tabla 04: Valores de los parámetros de entrada y salida de un transformador (bobinas invertidas)

N VP(V) VS(V) IP(A) IS(A) f(Hz
)
1 13.03 24.7 6.20 0 50
2 9.86 18.53 53.4 0 50

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Tabla 05: Valores de los voltajes de un Autotransformador en el rango de 0 V a 20 V

N V1 V2 V3 V4 V5
VA(V) 7.86 15.35 17.49 22.61 23.7
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Tabla 06: Valores de los voltajes de un Autotransformador en el rango de 20 V a 40 V

N V1 V2 V3 V4 V5
VA(V) 29.01 33.05 36.92 44.07 53.63

Tabla 07: Valores de los voltajes de un Autotransformador en el rango de 40 V a 60 V

N V1 V2 V3 V4 V5
VA(V) 52.5 67.82 75.04 79.82 81.13

6. Preguntas
6.1. Explique el funcionamiento de un transformador eléctrico monofásico y
trifásico. (Ver: https://www.youtube.com/watch?v=xXLl2ACUNh8 y
https://www.youtube.com/watch?v=FLCGXArai5g).
Transformador monofásico: la potencia que entra es la
misma que sale, debido a que un transformador monofásico no
puede producir más corriente. Es por ello que se puede decir que
si en el ingreso tenemos menos voltaje y más corriente en la
salida tendremos más voltaje y menos corriente.
Transformador trifásico: para hacer mas eficiente los
transformadores se arma un núcleo de tres bombas, separados
por un aislantes para evitar las perdidas del flujo magnético, ya
que el flujo que pase por el bobinado primario será el mismo que
pase por el bobinado secundario.

6.2. Indicar los pasos a seguir para el diseño y construcción de un
transformador monofásico y trifásico.
a) TRANSFORMADO MONOFASICO: Un Transformador
Monofásicos con arrollamientos únicos en el primario y el
secundario.

Pasos para el diseño y construcción:
• LA CONTRSTUCCION DEL NÚCLEO: el núcleo de un
transformador monofásico tiene dos ejes conectados en
la parte inferior y superior por k, en cada uno de los
cuales se incluye la mitad del devanado primario y la
mitad del devanado secundario. Los transformadores
pueden ser de varios tipos diferentes, en cuyo caso se
detallará la forma del corazón.

Para el diseño del núcleo tenemos que tener en cuenta los
https://www.youtube.com/watch?v=xXLl2ACUNh8
https://www.youtube.com/watch?v=FLCGXArai5g
https://www.youtube.com/watch?v=FLCGXArai5g
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siguientes pasos: determinación del valor de la inducción,
determinación de la selección efectiva del núcleo,
determinación de las dimensiones del núcleo.

• DISEÑO DE LOS DEVANADOS: considerando el diseño
de los devanados, el diseño compredera los siguiente:
determinación del número de espiras, densidad de
corriente y sección de los conductores, determinación
del numero de capas y de las espiras por capa en cada
devanado, dimensionamiento del conjunto de devanados.
b) DISEÑO PARA UN TRANSFORMADOR TRIFASICO: un
artefacto eléctrico utilizado para aumentar o bajar los voltajes
pertenecientes a un circuito. Esta acción la realiza mediante la
utilización de un campo magnético que tiene la capacidad de
mantener una misma potencia.

• DISEÑO DEL NUCLEO
• DISEÑO DE LAS BOBINAS, DEVANADOS O
ARROLAMIENTOS: consiste en procesar
alternativamente, Capas de Alambre Esmaltado y Folios
de Papel Presspan .
• DISEÑO DE LA CUBA O TANQUE DEL
TRASNFORMADOR: los Transformadores de
Distribución de Energía Eléctrica, debe de hacerse
previamente un análisis de las Condiciones Térmicas de
Operación de estos Equipos, vale decir; del Circuito
Térmico al que estarán sometidas todas las partes del
Transformador.

6.3. ¿Por qué en un transformador real la Pent es diferente de la Psal?

• Potencia de entrada: para conseguirlo se basa en el principio de la
inducción electromagnética. El transformador convierte la energíaeléctrica alterna con un nivel de tensión, en energía alterna con otro
nivel de tensión.
• Potencia de Salida: es la potencia máxima de un transformador.
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Se entiende que la potencia de entrada es diferente debido a que es la energía
alterna con un nivel de tensión, mientras que la potencia de salida es la
potencia máxima de un transformador.

6.4. ¿Qué es un Autotransformador eléctrico e indicar las ventajas y
desventajas frente al transformador eléctrico?
Un autotransformador es una máquina eléctrica que tiene una
estructura y características similares a un transformador, pero a
diferencia de un transformador, tiene una sola bobina alrededor
de un núcleo magnético. indica que la bobina debe tener al
menos tres conexiones eléctricas; La fuente de voltaje y la carga
están conectadas a dos derivaciones, mientras que la derivación
(al final de la bobina) es la conexión común a ambos circuitos
(fuente y carga). Cada grifo corresponde a una fuente de voltaje
diferente (o carga, según la situación).
Ventajas y desventajas del Autotransfromador: La principal
ventaja es mucho menos costoso, mejora la regulación del voltaje
en líneas de transmisión, genera mayor potencia, pero su
desventaja es que no tiene el aislamiento del devanado primario /
secundario de un transformador convencional de doble bobina.

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6.5. Dibuje el diagrama de prueba o ensayos de cortocircuito y en vacío de
un transformador (perdidas en el transformador).

6.6. Dibuje el diagrama esquemático del diagrama pictórico de la conexión
trifásica al transformador de distribución del video 3.5

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7. Bibliografía
7.1. Chapman, S. Máquinas Eléctricas. Editorial McGraw – Hill, Colombia,
2010
7.2. Dorf, S. Circuitos Eléctricos: Introducción al Análisis y Diseño. Editorial
Alfaomega, México, 2006.
7.3. Harper E. Máquinas Eléctricas. r, editorial Limusa. 2015.
7.4. Sadiku, A. Fundamentos de Circuitos Eléctricos. Editorial McGraw –
Hill, México, 2002.