Practica2-electrica - Csar Esquivel

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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Plantel Azcapotzalco
	
	
Ingeniería en Robótica Industrial
Asignatura: Ingeniería Eléctrica Aplicada
4RM2 
Práctica 2 – Ensayos en transformadores.
Integrantes:									Boleta:
César Antar Esquivel González						2016360213
Jorge Luis Chavez Cantoriano						2016360128
Alan González Lorenzana							2016360303
06 – marzo – 2017 
ÍNDICE
1. Objetivo…...........................................................................................................................	3
2. Marco teórico……………………………………………………………………………………………………………….	4
3. Polaridad ………………………………………………………………………………………………………………………	7
4. Ensayo de cortocircuito ……………………………………………………………………….……………………….	8
5. Ensayo en vacío……………………………………………………………………………………………………………..	9
6. Resistencia Óhmica………..……………………………………………………………………………………………..	11
7. Prueba de aislamiento…………………………………………………………………………………………………..	12
8. Ensayo con carga…………………………………………………………………………………………………………..	13
9. Conclusiones………………………………………………………………………………………………………………...	14
OBJETIVO
El objetivo de esta práctica es poder analizar un transformador con diferentes pruebas, así mismo, poder calcular y saber cómo se comporta el transformador variando su voltaje, y en algunos casos, cómo es que son sus valores cuando le aplicamos Corriente Directa.
Durante la práctica se realizarán pruebas como la Ohmica, de aislamiento, ensayo en vacío, en corto circuito y de polaridad. Se utilizarán aparatos de medición como el Analizador de Potencias y un Multímetro. La intención es que el alumno pueda calcular valores, polaridades y demás datos que se necesiten de un transformador al momento de realizar alguna conexión con intervención de este, pues a una visión profesional, estarán en contacto con transformadores gran parte del tiempo.
MARCO TEÓRICO
· Transformador: El transformador es un dispositivo eléctrico sin partes en movimiento, el cual por inducción electromagnética, transforma energía eléctrica de uno ó más circuitos, a uno o más circuitos, a la misma frecuencia y cambiando usualmente los valores de tensión y corriente.
· Fuerza Electromotriz (FEM): Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.
A. Circuito eléctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulación de la corriente eléctrica desde la fuente de FEM (la batería en este caso) 
B. Circuito eléctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se establece la circulación de un flujo de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batería. 
· Inducción Electromagnética: La electricidad magnetismo en un electroimán, que es distinto de un imán permanente, y que el Campo magnético se produce sólo cuando las espiras de alambre enrolladas alrededor del núcleo magnético, transportan corriente eléctrica. Para determinar la polaridad de un electroimán se puede usar la llamada regla de la mano izquierda.
· Prueba de resistencia Óhmica: Con su aplicación se detectan los falsos contactos y espiras en corto circuito. La resistencia, es una propiedad (de los conductores) de un circuito eléctrico, que determina la proporción en que la energía eléctrica es convertida en calor y tiene un valor tal que, multiplicado por el cuadrado de la corriente, da el coeficiente de conversión de energía. 
· Prueba de aislamiento: Esta prueba se realiza para evaluar y juzgar las condiciones del aislamiento de los devanados de transformadores, autotransformadores y reactores, es recomendado para detectar humedad y suciedad de los mismos. Verificar que los aislamientos del transformador bajo prueba cumplen con la resistencia mínimas o portable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del producto y que no existan defectos en el mismo.
La resistencia de aislamiento es el término usado para definir el cociente del potencial aplicado en corriente continua a un devanado, dividido entre la corriente que fluye a través del devanado en un tiempo después de iniciada la prueba, el tiempo según la norma es de uno y diez minutos, y tiene suma importancia para la prueba pues se trata de medir, solo la corriente que fluye a través y sobre la superficie del aislamiento.
La corriente que resulta de la aplicación del potencial está compuesta por dos partes, la que queda contenida en el aislamiento, que a su vez se divide en corrientes de absorción y polarización la cual se amortigua desde un valor alto hasta cero en un tiempo de 10 a 15 min. La otra corriente que resulta de la aplicación del potencial es la que fluye a través del aislamiento o en la superficie y es la que determina relativamente las condiciones del aislamiento, estas corrientes predominan después que la corriente de absorción llega a un valor insignificante. 
Esta prueba también determina la resistencia del aislamiento de los devanados individuales a tierra y/o entre devanados. La resistencia del aislamiento se mide generalmente en megaohms o puede ser calculada con base en las mediciones de tensión aplicada y corriente de disipación.
· Prueba de polaridad: La prueba de polaridad se requiere principalmente para poder efectuar la conexión adecuada de bancos de transformadores. Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, según el criterio del fabricante.
· Prueba de vacío: Las pérdidas en vacío de un transformador las constituyen principalmente las pérdidas en vacío, (pérdidas de histéresis y pérdidas por corrientes circulantes) las cuales son una función de la magnitud, frecuencia y forma de onda de la tensión aplicada. Si se da el caso en el cual los devanados de alta tensión están conectados en estrella y el neutro inaccesible, se recomienda usar de preferencia alimentación trifásica; sin embargo cuando así convenga se puede usar alimentación monofásica.
· Prueba con carga: Las pérdidas debidas a la carga son las pérdidas que aparecen debido a la circulación de la corriente de carga. Incluyen las pérdidas por resistencia y las pérdidas por corrientes parásitas, en los devanados y conexiones, debidas a las corrientes de carga; las pérdidas adicionales en los devanados, las abrazaderas del núcleo, la cuba, etc., causadas por flujos dispersos; y las pérdidas debidas a las corrientes circulatorias, si las hay, en los devanados en paralelo.
La tensión de Impedancia de un transformador es la tensión necesaria para hacer circular la corriente nominal a través de un devanado del transformador cuando el otro devanado está cortocircuitado. Normalmente se expresa como porcentaje de la tensión nominal del devanado al cual se aplica la tensión; comprende una componente de resistencia correspondiente a las pérdidas de carga y una componente de reactancia correspondiente a los flujos de dispersión concatenados con los devanados. 
Las medidas de las pérdidas en carga y de la tensión de impedancia pueden hacerse simultáneamente. Uno de los devanados del transformador se cortocircuita, se aplica tensión, a la frecuencia nominal, al otro devanado y se ajustan a fin de que circulen las corrientes nominales por los devanados. Una vez ajustada la corriente y la frecuencia a los valores nominales, se toman lecturas del amperímetro, voltímetro, vatímetro y frecuencímetro y se hacen las correcciones adecuadas relativas a los transformadores y aparatos de medida.
Como el factor de potencia frecuentemente es menor del 5% en los transformadores de potencia, para asegurar una precisión adecuadadeben usarse vatímetros de bajo factor de potencia y transformadores de medida con un error de ángulo de fase muy pequeño. Inmediatamente después de la medida de impedancia debe medirse la temperatura de los devanados.
· Ensayo de corto circuito: La prueba se lleva a cabo desde el lado de alta tensión del transformador mientras el lado de baja tensión está cortocircuitado. El voltaje de suministro requerido para circular la corriente nominal a través del transformador es normalmente muy pequeño y es del orden de unos cuantos porcentajes del voltaje nominal y este voltaje del 5 % está aplicado a través de primario. Las pérdidas en el núcleo son muy pequeñas porque el voltaje aplicado es solo poco porcentaje del voltaje nominal y puede ser despreciado. Así, el vatímetro solo medirá las pérdidas en el cobre. 
DESARROLLO
Prueba de polaridad
El método que se utiliza es utilizando tensión alterna, en el cual se conectan en un transformador monofásico las dos terminales adyacentes de alta y baja tensión y en las otras dos terminales adyacentes se conecta el voltímetro, como se indica en la figura. 
	V1
	V2
	VT
	126.2
	38
	164.2
Si VT = V1 + V2, entonces el transformador será de polaridad aditiva (+).
	V1
	V2
	VT
	126.2
	38
	88.2
Si VT = V1 - V2, entonces el transformador será de polaridad sustractiva (-).
Prueba de corto circuito
· Desconectar totalmente el transformador.
· Cortocircuitar las fases de baja tensión.
· Alimentar desde el lado de alta tensión con una tensión pequeña hasta que la corriente por el secundario alcanza su valor nominal.
· Medir la tensión, corriente y potencia de entrada. El vatímetro indica las pérdidas totales en el cobre.
	Voltaje (V)
	Corriente nominal (A)
	9.5
	2.72
	7.5
	2.13
	5.5
	1.51
	3.5
	0.98
	1.5
	0.42
Ensayo en vacío
Es una conexión de instrumentos de medición en un transformador sin carga, del cual se pueden medir los parámetros de Voltaje, corriente, Potencia, entre algunos otros más. Durante las pruebas se obtuvieron los siguientes valores:
Se obtuvieron los siguientes parámetros:
VP= 127 VValor de la corriente en vacío o excitación (no siempre es muy elevada)
Ip= 0.8 A 
Pp= 0.005 VAValor demasiado pequeño debido a que son perdidas en el núcleo del transformador
De dónde se puede deducir por medio de cálculos:
Ip = = 0.74 A Valor de la corriente en el embobinado primario con carga en un transformador de 100 VA
Is = = 2.77 AValor de la corriente en el embobinado secundario con carga en un transformador de 100 VA
De los cuales se pudo realizar la siguiente tabla del embobinado primario:
	Voltaje P
	Corriente P
	Potencia P
	10
	0.78
	7.8
	20
	0.78
	15.6
	30
	0.78
	23.4
	40
	0.78
	31.2
	50
	0.78
	39
	60
	0.78
	46.8
	70
	0.78
	54.6
	80
	0.78
	62.4
	90
	0.78
	70.2
	100
	0.78
	78
	110
	0.78
	85.8
	127
	0.78
	100
Prueba Óhmica
En esta prueba solo se realizó una medición de los parámetros resistivos de los embobinados del transformador, como primario y secundario. Se le aplicó un voltaje de 25 V y se colocaron las puntas del multímetro en el embobinado primario y después en el secundario, restando la resistencia de 0.5 Ω, que es la resistencia interna del multímetro y se obtuvo que:
Rp = 4.15 Ω Rs= 0.3 Ω
 
Resistencia de aislamiento
El medidor de resistencia de aislamiento (megger), en si el medidor es un óhmetro para resistencia de valor alto por lo que maneja polaridades porque tiene una corriente directa (pila, batería, generador de C.C.), por eso maneja polaridades y colores (rojo + , negro -).
Los voltajes de prueba dependerá de los voltajes de la máquina de prueba, para el transformador se determina las siguientes medidas .
H (alta tensión)
X (baja tensión)
a) Para realizar la prueba se deben puentear las terminales de las bobinas 
b) El nombre de la prueba se nombrara de acuerdo a la conexión del borde positivo.
H vs X_______ ; X vs H_________
c) Al tomar la medición en en ocaciones las lecturas son muy variables, por lo que debemos anotar este echo por que puede ser una falla en los elementos que se prueban.
 
Al hacer las conexiones adecuadas obtuvimos los siguientes resultados:
 
H+ vs X- = 1.4Ω X+ vs H- = 1.4Ω
Prueba de carga
Se realiza con ayuda de instrumentos para determinar el comportamiento en el primario y el secundario bajo el régimen de carga
Al hacer las conexiones obtuvimos los siguientes resultados
· Vr= 37.8 V
· Ir= 0.3 A
· P= 0.011 Kw
· Q= 0 var
CONCLUSIONES
A tener realizadas todas las pruebas vistas en el salón de clase como teoría, determinamos como se debe hacer cada una de estas pruebas interpretando los esquemas y haciendo las conexiones necesarias para cada prueba.
Una vez realizando cada prueba se pudo comprobar desde resultados e hipótesis de acuerdo con cada tema y herramienta a utilizar.
	
	
	Ingeniería eléctrica aplicada	13