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Viernes 19 de julio de 2019
PRACTICA #3
ENSAYO DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO CON CARGA
LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I
Vladimir Alvarez Gaviria
CC. 1036656791
PROFESOR:
Fernando Largo Penilla
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA
MEDELLIN- ANTIOQUIA
OBJETIVO
1. Analizar el comportamiento del transformador monofásico con cargas variables: resistiva, inductiva-resistiva, capacitiva-resistiva.
2. Determinar las características de eficiencia y regulación de un transformador monofásico para cargas con factor de potencia en atraso, en adelanto, y en fase.
MARCO TEORICO
Regulacion de voltaje de un transformador:
La regulación de un transformador se define como al diferencia entre los voltajes secundarios en vacío y a plena carga, medidos en terminales, expresada esta diferencia como un porcentaje del voltaje a plena carga. Para el cálculo del voltaje en vacío se debe tomar en consideración el factor de potencia de la carga.
La carga de los transformadores de potencia varián constantemente, ocurriendo la mayor variación en los periodos de mayor actividad industrial y comercial, esto provoca que el voltaje en los secundarios de los transformadores varien de acuerdo con la carga y el  factor de potencia, dependiendo si esta  en atraso, en adelanto o si es la unidad.
Que ocurre con el Factor de Potencia cuando a un transformador se le pone: Carga resistiva, carga capacitiva y carga inductiva
La forma más fácil de determinar el efecto de la impedancia y de los ángulos de fase de la intensidad circulante en la regulación de voltaje del transformador es analizar el diagrama fasorial, un esquema de las tensiones e intensidades fasoriales del transformador. En la fig1., se observa el circuito equivalente del transformador simplificado donde se ignoran los efectos de la rama de excitación y se considera solo las impedancias en serie. 
Fig1. Modelo aproximado del transformador, referido en el secundario. Extraido de [1]
Un diagrama fasorial es la representación visual de una ecuación, estos se pueden usar para observar los ángulos de fases normales en la regulación de un transformador. La Fig2., muestra un diagrama fasorial de un transformador que opera con un factor de potencia en retraso se observa que Vp/a > Vs para carga en retraso, es decir, una impedancia predominantemente inductiva, por lo que la regulación de voltaje deberá ser mayor que cero.
Fig2.Diagrama fasorial trafo, con factor de potencia en atraso. Extraido de [1]
En la Fig3., se muestra un diagrama fasorial con factor de potencia igual a la unidad y el voltaje en el secundario es menor comparado con el voltaje primario referido, por lo que la regulación de voltaje es mayor que cero, pero menor de lo que era para una corriente en atraso.
Fig3.Diagrama fasorial trafo, con factor de potencia unitario. Extraido de [1]
Si la corriente secundaria esta en adelanto, el voltaje secundario puede en realidad ser mayor que el voltaje primario referido, en este caso, la impedancia es predominantemente capacitiva y el transformador tendrá una regulación negativa.
Fig4.Diagrama fasorial trafo, con factor de potencia en adelanto. Extraido de [1]
Para transformadores de potencia superiores a 5KVA, los valores de las correspondientes de caídas de tensión son
Para carga puramente inductiva Vs = 0,96 Vp/a
Para carga puramente óhmica Vs = 0,98 Vp/a
Para carga puramente capacitiva Vs = 1,02 Vp/a
Para factor de potencia capacitivo la tensión en carga puede ser mayor que la tensión en vacío. Este fenómeno se conoce como efecto Ferranti y puede producirse en todos los casos que las líneas eléctricas tienen conectadas cargas capacitivas.
Las cargas inductivas son desexcitantes puesto que provocan caídas de tensión, mientras que las cargas capacitivas son excitantes, ya que provocan un aumento de tensión. [1]
Formas típicas de las curvas de regulación de un transformador
Fig5. Comportamiento ante carga resistiva, capacitiva e inductiva
Fig6. Curvas de rendimiento en función de la potencia para diversos fc.
Vemos que la curva crece, pasa por un valor máximo y luego decrece. El valor máximo se produce para un estado de carga que se puede obtener derivando la expresión del rendimiento con respecto al factor de carga, e igualando a cero.
Porqué es importante tener conocimiento del rendimiento de cualquier máquina, dispositivo o sistema.
Es importante saber el rendimiento de cualquier máquina, dispositivo o sistema ya que a partir de dicha información podremos elegir el tipo y nivel de carga que este puede soportar y con el cual puede funcionar de manera óptima, prolongando así su vida útil y garantizando el bienestar de todo aquello que l@ compone y tod@s aquell@s que l@ operan.
De la eficiencia de dicho artefacto depende su utilidad y valor en términos monetarios y energéticos. En vista de que, en la vida real, todo presenta perdidas, la eficiencia se define como la capacidad del artefacto para entregar la máxima potencia que sea posible.
[1] https://tecnologiaalanhernandez.wordpress.com/2013/01/18/regulacion-de-tension-de-un-transformador/