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Viernes 12 de julio de 2019
PRACTICA #2
CONOCIMIENTO Y MEDIDAS PRELIMINARES DE UN TX MONOFÁSICO
Vladimir Alvarez Gaviria
CC. 1036656791
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
PROFESOR:
Fernando Largo Penilla
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA
MEDELLIN- ANTIOQUIA
OBJETIVO
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.
MARCO TEORICO
Inducción:
La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo.
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 que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. [1]
Autoinducción:
Se conoce por autoinducción al fenómeno de origen electromagnético que se presenta en los sistemas físicos, por ejemplo en los circuitos eléctricos, dando lugar a la formación de corrientes inducidas en el circuito, lo cual es producido por la variación del flujo de la corriente inicial. [2]
Inducción mutua o Mutuoinducción:
Se llama inducción mutua al efecto de producir una f.e.m (Fuerza Electromotriz) en una bobina, debido al cambio de corriente en otra bobina acoplada. En la fig1 se muestra el esquema de un experimento de inducción mutua con dos bobinas acopladas.
Fig1. Bobinas Acopladas
F.E.M
Es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado.
Ensayo en vacío:
Es un método usado principalmente para determinar la impedancia de vacío en la rama de excitación de un transformador. Los pasos son los siguientes:
· Dejar abierto el secundario del trafo.
· Se conecta un vatímetro y un voltímetro al primario, y un amperímetro en serie con el primario.
· Se aplica la tensión nominal de la fuente al primario.
· Anotar medidas y se procede a realizar cálculos.
Fig2. Ensayo en vacío de trafo. Extraído de http://ingenieriaelectricafravedsa.blogspot.com/2014/12/ensayos-transformador.html 
Ensayo en cortocircuito:
Método que se utiliza para determinar parámetros del circuito equivalente de un trafo real, que puede representar gráficamente las perdidas. En mayor medida se representan las perdidas en el conductor de cobre ya que las pérdidas en el núcleo son tan pequeñas que pueden despreciarse.
Fig3. Ensayo de cortocircuito. Extraído de https://dokumen.tips/documents/informe-no4-transformador-monofasico-ensayo-en-cortocircuito.html
Dicha prueba se hace cortocircuitando el lado de baja y llevándolo a cabo desde el lado de alta. La ejecución es la siguiente:
· Trabajar con trafo totalmente desconectado.
· Se cortocircuitan fases de baja.
· Energizar el lado de alta a un pequeño valor de tensión hasta alcanzar el valor nominal de corriente por el secundario.
· Verificar mediciones de potencia, tensión y corriente de entrada. El vatímetro señala las perdidas en el cobre.
Curva de magnetización de transformador:
Las gráficas que representan la relación B vs H se llaman comúnmente curvas B-H, curvas de magnetización o curvas de saturación, y son muy útiles en el diseño y análisis del comportamiento de los trasformadores eléctricos. [3]
La curva de magnetización es aquella que representa el magnetismo en el material como función de la fuerza magnetizante. Estas curvas se obtienen debido a que la permeabilidad de los materiales ferromagnéticos no es constante, entonces, para ilustrar el comportamiento de la permeabilidad de un material ferromagnético se aplica una corriente continua al núcleo subiéndola lentamente hasta la corriente maxima permitida o nominal.
Fig4. Analisis y proporción curva magnetización. Extraída de [3]
Fig5. Curva de saturación explicita. Extraida de https://www.i-ciencias.com/pregunta/56002/alguien-puede-explicarme-por-que-una-curva-b-h-con-histeresis-39-resultado-de-t-en-una-funcion-de-transferencia-entrada-salida-altamente-no-lineal-para-un-transformador
Para obtener la curva de magnetización, se realiza el siguiente montaje:
Fig6. Montaje curva de magnetización.
Para obtener la curva de histéresis, se realiza el siguiente montaje:
Fig7. Montaje curva de histéresis.
Para este montaje, el circuito con el osciloscopio debe estar configurado asi:
· Configurar el osciloscopio de tal forma que se pueda visualizar canal 1 y canal 2.
· En el Eje X se debe conectar el osciloscopio de modo que registre la corriente de entrada.
· En el Eje Y se debe conectar de modo que registre la integral del voltaje de salida del transformador.
Calculo de perdidas:
· Perdidas en el cobre: Es la suma de las potencias perdidas en los bobinados de un transformador, funcionando bajo carga nominal. El valor de estas pérdidas depende de la intensidad de corriente tanto en el bobinado primario como en el secundario, la cual varía mucho desde el funcionamiento en vacío a plena carga.
· Perdidas en el hierro: La potencia perdida en el hierro del circuito magnético de un transformador puede ser medida en la prueba de vacío. Se alimenta el transformador al vacío, la potencia absorbida en ese momento corresponde exactamente a las pérdidas en el hierro. En efecto por ser nula la intensidad de corriente en el bobinado secundario no aparecen en las pérdidas de potencia.
Por consiguiente se puede afirmar que el total de la potencia absorbida por un transformador funcionando al vacío a voltaje nominal, representa el valor de la potencia pérdida en el hierro del circuito magnético. Dichas pérdidas son causadas por el fenómeno de histéresis y por las corrientes de foucoult, las cuales dependen del voltaje de la red, de la frecuencia y de la inductancia a que está sometido el circuito magnético.
La potencia pérdida en el núcleo permanece constante, ya sea en vacío o con carga.
Punto de máximo rendimiento () de trafo monofásico:
La ubicación del máximo de rendimiento es importante ya que conviene que el transformador trabaje la mayor parte del tiempo cerca de ese punto. El máximo del rendimiento se produce cuando las pérdidas en el cobre (cuadráticas) son iguales a las del hierro (constantes). [4]
Fig8. Ecuación de rendimiento máximo. Extraída de [4]
U2 Voltaje nominal
Circuito equivalente aproximado de un tranfo:
Fig9. Circuito equivalente reducido al primario.
Fig10. Circuito equivalente reducido al secundario.
[1] http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/induccion-electromagnetica.html
[2] https://fisica.laguia2000.com/general/autoinduccion
[3] https://es.scribd.com/doc/57395095/CURVAS-DE-MAGNETIZACION-Y-RELACION-DE-TRASFORMACION
[4]http://ingenieros.es/files/Proyectos_1/RENDIMIENTO%20de%20TRANSFORMADORES.pdf