P3 - 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 3 – Ensayos en bancos trifásicos con transformadores monofásicos.
Integrantes:									Boleta:
César Antar Esquivel González						2016360213
Jorge Luis Chavez Cantoriano						2016360128
Alan González Lorenzana							2016360303
23 – marzo – 2017 
ÍNDICE
1. Objetivo…...........................................................................................................................	3
2. Marco teórico……………………………………………………………………………………………………………….	4
· Transformadores y bancos trifásicos
· Partes principales de los transformadores
· Índice horario
· Ensayos a transformadores
3. Diseño, fabricación y pruebas de transformadores monofásicos…………………………………..	
4. Material y equipo………………………………………………………………………………………………………….	
5. Procedimiento………………………………………………………………………………………………………………	
· Conexión del banco trifásico
· Ensayo de polaridad
· Resistencia Óhmica
· Secuencia de fases
· Relación de transformación
· Diagramas de los devanados e índice horario
6. Anexo fotográfico………………………………………………………………………………………………………….	
7. Conclusiones………………………………………………………………………………………………………………...	
8. Bibliografía…………………………………………………………………………………………………………………...	
OBJETIVO
Conectar sin errores bancos trifásicos normalizados y probar los voltajes, frecuencias y secuencia de fases, en los devanados de acuerdo a las normas de Índices horarios, comprobar los voltajes de una conexión equivocada de estrella en el secundario y verificar el peligro de intentar conectar un banco trifásico con una conexión delta errónea. 
MARCO TEÓRICO
· Transformador: Es una máquina eléctrica estática, que transforma energía eléctrica, con una tensión e intensidad determinada, en energía eléctrica con tensión e intensidad distintas o iguales. 
Un transformador está constituido por dos circuitos eléctricos acoplados mediante un circuito magnético.
El funcionamiento del transformador se basa en la Ley de inducción de Faraday, de manera que un circuito eléctrico influye sobre el otro a través del flujo generado en el circuito magnético. 
Los circuitos eléctricos están formados por bobinas de hilo conductor, normalmente cobre. Estas bobinas reciben el nombre de devanados y, comúnmente se les denomina devanado primario y secundario del transformador.
Las condiciones de funcionamiento para las cuales se diseña un transformador constituyen sus valores nominales. En transformadores de potencia y distribución, las características nominales o de placa son, la frecuencia, las tensiones eficaces de primario y secundario y la potencia aparente. Los valores nominales de un transformador están limitados por el calentamiento máximo admisible de los aislantes, debido a las pérdidas. 
· Bancos trifásicos: Los transformadores trifásicos resultan más pequeños y son más económicos que tres transformadores monofásicos de la misma tensión de línea y que sumen la misma potencia aparente, no obstante cuando las potencias son muy grandes una sola unidad trifásica puede resultar muy voluminosa y de difícil transporte, en esos puede ser conveniente un banco trifásico de tres transformadores monofásicos, además la reparación de una unidad monofásica es más económica que la del transformador trifásico y cuando hay varios bancos iguales, como en algunas centrales hidroeléctricas, puede resultar conveniente disponer de una unidad monofásica de reserva para prever eventuales fallas. 
Los núcleos de esos grandes transformadores monofásicos normalmente son acorazados, ya que tienen menor altura y permiten economizar material ferromagnético. Al poseer circuitos magnéticos independientes e iguales para cada fase, resultan perfectamente simétricos, lo que en general es ventajoso.
· Partes de los transformadores: Un transformador simple se compone esencialmente de tres partes.
· Devanado primario: El devanado primario (o bobina primaria) está conectado a la fuente de energía y transporta la corriente alterna desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.
· Núcleo de material magnético: Es el circuito magnético en el que se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético alterno. Hasta no hace mucho, todos los núcleos de los transformadores se componían de apilamientos de chapa de acero (o laminaciones) sujetadas firmemente entre sí. A veces,  las laminaciones se recubrían con un barniz delgado -o se insertaba una hoja de papel aislante a intervalos regulares entre laminaciones- para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.
· Devanado secundario: El devanado secundario (o bobina secundaria) es el que suministra energía a la carga y es donde se genera la fuerza electromotriz (f.e.m.) por el cambio de magnetismo en el núcleo al cual rodea. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.
· Índice horario: El desfase entre las tensiones compuestas se mide con el llamado índice horario. El índice horario indica los desfases en múltiplos de 30°, de tal forma que 30°=1, 60°=2, 90°=3, etc.
Dependiendo de los tipos de conexión de los devanados de un transformador, pueden aparecer unas diferencias de fase entre las tensiones compuestas de primario y secundario.
· 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 principalmentelas 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.
· 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. 
DISEÑO, FABRICACIÓN Y PRUEBAS DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS
MATERIAL Y EQUIPO
· 3 Transformadores monofásicos armados en el laboratorio 120/12 volts.
· 2 Multímetros
· 1 Analizador de redes (HIOKI)
· 6 Cables banana-caimán
· 3 Cables banana-banana
DESARROLLO
I. Conectar el banco trifásico en D,y,5 de acuerdo a la norma IEC 60076-1:2011
II. Dibujar el diagrama esquemático de la conexión del banco.
Diagrama esquemático del arreglo normalizado del banco D,y,5
RSTN
ntsr
I
II
III
H1 H2
X1 X2
H1 H2
X1 X2
H1 H2
X1 X2
CONCLUSIONES
III. Pruebas y conexiones.
1. Prueba de polaridad
2. Resistencia Óhmica
3. Secuencia de fases
4. Relación de transformación
Conexión de bancos con tres transformadores monofásicos, 120/12 volts.
	MEDICIÓN DE RESISTENCIA (sin conectar a la fuente)
	MEDICIÓN DE VOLTAJES BT (Prim) D,y,5
	MEDICIÓN o CALCULO
	T r
	R f (Ω)
	Bco conex
	R f-f (Ω)
	V F-- N
	Io (mA)
	Vs f (volts)
	Vsff (volts)
	Fr (Hz)
	Sec ( )
	a (Rel teórica)
	a Vsp-s
	1
	
	R12
	
	L1
	
	
	
	
	
	
	
	2
	
	R23
	
	L2
	
	
	
	
	
	
	
	3
	
	R13
	
	L3
	
	
	
	
	
	
	
	
	MEDICIÓN DE RESISTENCIA (sin conectar a la fuente)
	MEDICIÓN DE VOLTAJES BT (Prim) D,y,5
	MEDICIÓN o CALCULO
	T r
	R f (Ω)
	Bco conex
	R f-f (Ω)
	V F-- N
	Io (mA)
	Vs f (volts)
	Vsff (volts)
	Fr (Hz)
	Sec ( )
	a (Rel teórica)
	a Vsp-s
	1
	
	R12
	
	L1
	
	
	
	
	
	
	
	2
	
	R23
	
	L2
	
	
	
	
	
	
	
	3
	
	R13
	
	L3
	
	
	
	
	
	
	
	
	MEDICIÓN DE RESISTENCIA (sin conectar a la fuente)
	MEDICIÓN DE VOLTAJES BT (Prim) D,y,5
	MEDICIÓN o CALCULO
	T r
	R f (Ω)
	Bco conex
	R f-f (Ω)
	V F-- N
	Io (mA)
	Vs f (volts)
	Vsff (volts)
	Fr (Hz)
	Sec ( )
	a (Rel teórica)
	a Vsp-s
	1
	
	R12
	
	L1
	
	
	
	
	
	
	
	2
	
	R23
	
	L2
	
	
	
	
	
	
	
	3
	
	R13
	
	L3
	
	
	
	
	
	
	
5. Diagrama vectorial de los devanados primario y secundario así como el índice horario.
DIAGRAMA VECTORIAL PRIMARIO DIAGRAMA VECTORIAL SECUNDARIO ÍNDICE HORARIO 
INDICE HORARIO
A
A
c’
b’
c’
b’
a’
C
B
C
B
a’
ANEXO FOTOGRÁFICO
BIBLIOGRAFÍA
http://www.uco.es/~el1bumad/docencia/oopp/tema5.pdf
https://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maquinas_electricas_1/apuntes/11.pdf
http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-y-accesorios/transformadores-electricos
http://ingenieriaelectricafravedsa.blogspot.mx/2014/11/indice-horario.html
	
	
	Ingeniería eléctrica aplicada	14
 
A 
 
A