Preinforme_2

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LABORATORIO DE MAQUINAS 1 (2506441)
PREINFORME 2
ENSAYO EN VACIO Y CORTOCIRCUITO DE UN TRANSFORMADOR
MONOFASICO CIRCUITO EQUIVALENTE
Por
JOHN FERNANDO ARENAS BETANCUR
C.C. 1036395285
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
2018
OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA:
1. Ensayo en vacío – Perdidas en el hierro -
2. Ensayo en cortocircuito – Perdidas en el cobre -
3. Determinar los parámetros del transformador.
4. Circuito equivalente.
PREINFORME
1. Que se entiende por inducción, autoinducción, inducción mutua.
Inducción: La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la
producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo
expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a
un campo magnético estático. Es así como, cuando dicho cuerpo es un
conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto
por Michael Faraday quién lo expresó indicando que la magnitud del voltaje
inducido es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Autoinducción: Si en un circuito la corriente eléctrica varía con el tiempo,
también variará el flujo del campo magnético por ella generado. Esta variación
del flujo se traduce en la aparición de una fuerza electromotriz de autoinducción,
que tiende a oponerse a la causa que la produce, es decir, a la variación del
flujo a través del propio circuito. La fuerza electromotriz autoinducida es
proporcional al coeficiente de autoinducción, L, y a la velocidad de variación de
la corriente en un instante dado, y su sentido será el mismo que el de la
corriente variable en el circuito si la intensidad disminuye (apertura del circuito),
o contrario al de aquella si la intensidad aumenta (cierre del circuito): El
coeficiente de autoinducción representa la fuerza electromotriz autoinducida en
un circuito cuando la corriente varía un amperio en un segundo, y su valor
depende de las características geométricas de la bobina. Su unidad es el henrio
(H).
Inducción mutua: Se llama inductancia mutua al efecto de producir una fem en
una bobina, debido al cambio de corriente en otra bobina acoplada. La fem
inducida en una bobina se describe mediante la ley de Faraday y su dirección
siempre es opuesta al cambio del campo magnético producido en ella por la
bobina acoplada (ley de Lenz). La fem en la bobina 1 (izquierda), se debe a su
propia inductancia L.
2. Cuál sería la forma para determinar las pérdidas de un transformador.
Ninguna maquina eléctrica es ideal, es decir siempre tienen algún tipo de
perdida al realizar un trabajo, siendo estas estáticas o dinámicas. En el caso
del transformador estas pérdidas son estáticas. En un trasformador se producen
perdidas esencialmente por las siguientes causas:
- Por ciclos de histéresis.
- Por corrientes parasitas (corrientes de Foucault)
- Perdidas en el cobre del bobinado
- Perdidas en el hierro.
Como se mencionó anteriormente de forma breve las perdidas en el hierro son
las perdidas por histéresis y por corrientes parasitas. Las corrientes parasitas
se producen en cualquier material conductor cuando se encuentran sometidos
a una variación de flujo magnético, como los núcleos de los transformadores
están hechos de materiales magnéticos y estos materiales son buenos
conductores se genera una fuerza electromotriz inducida que origina corrientes
que circulan en el mismo sentido dando lugar a el denominado efecto Joule.
Las pérdidas por corrientes parasitas dependerán del material con el que está
construido el núcleo magnético del transformador. Para reducir en parte estas
pérdidas de potencia es necesario que el núcleo del transformador que está
bajo un flujo variable no sea macizo, es decir el núcleo deberá estar construido
con chapas magnéticas de espesores muy delgados, colocadas una encima de
otra y aisladas entre si al colocar las chapas magnéticas lo que conseguimos
es que la corriente eléctrica no pueda circular de una chapa a otra y se
mantenga independientemente en cada una de ellas con lo que se induce
menos corriente y disminuye la potencia perdida por corrientes parasitas o
corrientes de Foucault.
3. Explique cómo se realizan los ensayos en corto circuito, en vacío y para
qué sirven.
Los ensayos en cortocircuito y vacío de un transformador son pruebas que se
realizan en el mismo para obtener valores de tensión y determinar la potencia
en forma de pérdida en el artefacto.
El ensayo en cortocircuito: consiste en poner en corto el devanado secundario
y al aplicar una tensión en el primario de tal forma que se presente la corriente
nominal en el secundario y así referir la tensión aplicada, la cual se dice será un
valor entre el 2 y 15% de la nominal del transformador.
El ensayo de vacío: corresponde en dejar como circuito abierto el secundario
de tal forma que no fluya corriente por este devanado y al aplicar una tensión al
primario, medir la corriente que fluye por este y así determinar la corriente de
vacío o magnetización, la cual referida a la corriente de carga completa expresa
el porcentaje que esta corriente de vacío representa en el funcionamiento del
transformador.
4. Significado de la curva de magnetización del transformador, utilidad y
procedimiento para obtenerla.
La gráfica se obtiene al variar la tensión desde cero e incrementándose en el
transformador, dando lectura a la corriente y a partir de los datos constitutivos
del núcleo (medidas del núcleo, número de espiras, inducción máxima del
material) se relaciona en cada medida el valor correspondiente de B y H para su
posterior gráfica.
O de manera más simple:
E, tensión. f, frecuencia. N, número de espiras. A, área transversal del núcleo. i,
corriente. l, longitud del devanado.
5. Cómo se calculan las pérdidas en el cobre y en el núcleo.
Pérdidas por corrientes parásitas:
Pérdidas en el hierro:
Pérdidas en el cobre:
6. Circuito equivalente aproximado de un transformador real.
Debido a la corriente de magnetización presente en un transformador no ideal
y la resistencia de los devanados, el circuito equivalente presenta las
resistencias e inductancias asociadas a los enrollamientos, así como los
parámetros correspondientes a las pérdidas generadas en el núcleo.
Los valores de la resistencia del bobinado primario, y la reactancia de dispersión
son valores pequeños comparados con los de la rama de excitación que
representan al núcleo, por lo tanto, para poder simplificar los cálculos del circuito se
coloca la rama en paralelo adelante, lo cual no trae aparejado un mayor error.
Bibliografía:
- http://www.unicrom.com/Tut_perdidas_transformador.asp
- http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdf
- https://www.researchgate.net/publication/235751884_Circuitos_Magneticos
_y_Transformadores
- http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3015/html/135
_prdidas_en_un_transformador.html
- http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/materiales_ferromagneticos.ht
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