Informe de Polaridad de transformadores

Vista previa del material en texto

DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
INFORME N°1
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
TEMA:
PRUEBA DE POLARIDAD DE TRANSFORMADORES 
INTEGRANTES:
EDISON ACELDO
MAURICIO ALULEMA
ALEXANDER CURAY
DORIS FREIRE
DANILO ILBAY
WLADIMIR NINAHUALPA
EDGAR TOAPANTA
RONNY SANTO
DARIEN VELASCO
JOSUE YEPEZ
NIVEL:
QUINTO “B”
DIRECTOR:
ING. VICENTE HALLO
LATACUNGA
Marzo 2019 - Julio 2019
INDICE
1.	OBJETIVOS	3
2.	MARCO TEÓRICO	3
2.1. POLARIDAD DE TRANSFORMADORES	3
2.2. TRANSFORMADORES EN SERIE	4
2.3. TRANSFORMADORES EN PARALELO	4
3.	DESARROLLO	5
4.	DIAGRAMA DE CONEXIONES	8
5.	RESULTADOS	9
6.	ANALISIS DE RESULTADOS	9
7.	CONCLUSIONES	11
8.	RECOMENDACIONES	11
9.	Bibliografía	11
10.	ANEXOS	12
OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
· Conocer las normas de seguridad eléctrica para el uso de laboratorio e identificar los valores nominales a los cuales están sujetos cada equipo eléctrico mediante su dato de placa, con el fin de realizar pruebas de polaridad en un transformador de manera correcta.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
· Identificar los valores nominales de cada equipo eléctrico mediante su dato de placa.
· Conocer el funcionamiento y características de los Transformadores monofásicos
· Realizar esquemas de conexión para comprobar los puntos de polaridad del transformador e identificar si el mismo es aditivo o sustractivo.
· Realizar conexiones en serie y paralelo de transformadores e identificar los valores de corriente y voltaje que soportan y se generan en cada caso.
MARCO TEÓRICO
2.1. POLARIDAD DE TRANSFORMADORES
La polaridad es la propiedad que tiene un cuerpo magnético para orientarse de norte a sur dado su campo magnético. A la polaridad se la puede distinguir desde la especialización que se hable de esta.
La polaridad química es una propiedad de las moléculas que representa la separación de sus cargas eléctricas, esta propiedad se encuentra relacionada con el punto de fusión, ebullición, entre otras, es en este proceso donde los electrones se movilizan a la zona de electronegatividad y así se desarrolla el dipolo eléctrico.
La polaridad eléctrica es la que nos ayuda a determinar cuál es el polo negativo o positivo que se requiere (Norte o Sur), cuando tenemos una pila cada uno de sus lados maneja una polaridad positiva y negativa, esto también funciona para cualquier batería o máquinas eléctricas que necesitan hacer contacto.
Al momento de usar una batería se debe estar atento a que los polos vayan adecuadamente, ya que la mala colocación de los mismos podría traer daños irreparables en los aparatos eléctricos. Por ende y para evitar estos inconvenientes es común que las pilas traigan una figura con los símbolos + y – para indicar cuál es la posición adecuada de colocarlos.
2.2. TRANSFORMADORES EN SERIE
Los transformadores tienen que ser iguales. Se debe unir el principio de un primario con el final del otro primario (bornes homólogos) Esto es para que las fuerzas electromotrices tengan el mismo sentido. Lo mismo para la conexión de los secundarios. (De lo contrario no va a funcionar)
Con esta conexión se logra duplicar la tensión del secundario (tomando los dos bajo esta palabra) con la misma corriente que puede proveer cada uno individualmente.
2.3. TRANSFORMADORES EN PARALELO
Los transformadores monofásicos en paralelo se conectan cuando la demanda aumenta y un solo transformador ya no es suficiente.
Para conectar transformadores en paralelo, es necesario tener en cuenta las siguientes reglas.
· Ambos transformadores deben tener devanados para trabajar con los mismos valores nominales de voltajes.
· Los devanados que se van a conectar en paralelo, deben tener la misma polaridad.
Si no se cumplen estas reglas se producen corrientes de corto circuito.
Las conexiones de los transformadores son similares a las conexiones de baterías o celdas fotovoltaicas en cuanto a que se deben de respetar polaridades.
Transformadores conectados en paralelo con polaridad inversa generan corrientes muy grandes de corto circuito. Los circuitos y equipos asociados pueden sufrir graves daños. 
Polaridades inversas en trasformadores en paralelo pueden hacer explotar los transformadores.
DESARROLLO
1.1. EQUIPOS USADOS EN LA PRACTICA
Tabla 1 Equipos y características utilizados en la practica
	Nombre
	Características
	Imagen
	Fuente
	
- La fuente tiene un bracker (switch) el cual sirve para encender y apagar la fuente.
- Cuenta con 5 salidas de voltaje en especial la salida de voltaje variable la cual se va a utilizar para esta práctica ya que en su salida nos da un voltaje nominal de línea a fase de (120) y voltaje de línea a línea de (208).
- Posee una corriente nominal de 5A.
- Tiene una perilla de variación de voltaje de salida de 0-100 V.
- En la parte delantera cuenta con un voltímetro análogo el cual indica el voltaje de salida que tiene en donde vamos a poner los cables de salida.
	
	Transformador
	
- Muestra 3 transformadores, con terminales de alimentación de entrada y salida, los cuales están identificados con números del 1 al 15.
- La potencia aparente del transformador dado por el dato de placa es de 250 VA.
- Los voltajes nominales son de 208V con una relación de 1:1 en cada uno de ellos.
- Cada transformador posee una corriente nominal de 1.2A.
	
	Voltímetro
	
- La placa muestra a 3 medidores análogos independientes de voltaje de AC.
- Cada voltímetro tiene 3 terminales los cales están bien identificados el primero de entrada de voltaje y los dos de color amarillo son los voltajes nominales máximos a los cuales pueden medir.
- El voltaje nominal es de 100V y 200V.
	
	Amperímetro
	
- La placa muestra 3 amperímetros análogos independientes que miden corriente AC.
- Dos amperímetros tienen 4 terminales y el de la mitad 5 terminales. En el caso de los de 4 terminales tienen corrientes nominales de (0.5, 2.3 y 8)A y el de 5 terminales (0.5, 2.3, 8, 25)A.
	
	Cables para conexiones
	
- Son cables flexibles con recubrimiento aislante, los cuales en sus extremos tienen terminales machos los cuales permiten conectar con el resto de equipos de forma segura.
	
	Banco de Cargas
	
- Placa que muestra 3 cargas independientes en las cuales cada una deriva 3 cargas más, las cuales se las puede utilizar mediante el encendido mediante un switch que permite el paso de voltaje por cada carga.
- El banco de cargas trabaja con un voltaje nominal de 120V.
- Cada ramal de carga tiene una resistencia de (1200, 600 y 300)Ω.
	
1.2. PROCEDIMINETO Y ESQUEMAS
POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR
1. Para esta conexión se va a necesitar un transformador.
2. Conectar las líneas de la fuente variable al transformador en los terminales 1 y 2. 
3. Conectar los terminales 1 y 3 del transformador al voltímetro en paralelo. 
4. Conectar haciendo puente entre los puntos 2 y 5 de los devanados del transformador.
5. Encender la fuente y variar el voltaje DESDE CERO hasta 50 V.
6. Observar el voltímetro y comprobar si es cero o mayor
7. Si es cero se poner los asteriscos en los puntos 1 y 3
Ilustración 1. Diagrama de conexión para determinar la polaridad del transformador
CONEXIÓN EN SERIE 
1. Para esta conexión se va a necesitar dos transformadores.
2. Conectar las líneas de la fuente variable al transformador en los terminales 1 y 7. 
3. Conectar los terminales 3 y 10 de los transformadores al voltímetro en paralelo. 
4. Conectar haciendo puente entre los puntos 2 y 5 de los devanados del transformador.
5. Conectar el terminal 2 del transformador primario al terminal 6 del transformador secundario.
6. Conectar el terminal 5 del transformador primario al terminal 8 del transformador secundario.
7. Encender la fuente y variar el voltaje DESDE CERO hasta 100 V.
8. Proceder a tomar y registrar valores.
Ilustración 2. Conexión serie de dos transformadores.
CONEXIÓN EN PARALELO
1. Para esta conexión se va a necesitar dos transformadores.
2. Conectar las líneas de la fuente variable al transformador en los terminales 1 y 7. 
3. Conectar los terminales 3 y 10 de los transformadores al voltímetroen paralelo. 
4. Conectar el terminal 1 del transformador primario al terminal 6 del transformador secundario.
5. Conectar el terminal 2 del transformador primario al terminal 7 del transformador secundario.
6. Conectar el terminal 3 del transformador primario al terminal 8 del transformador secundario.
7. Conectar el terminal 5 del transformador primario al terminal 10 del transformador secundario.
8. Conectar una carga resistiva conectada en paralelo entre si, con todas las resistencias apagadas.
9. Conectar el terminal 3 del transformador primario y el terminal 10 del transformador secundario a la carga resistiva.
10. Conectar un amperímetro a la carga resistiva.
11. Encender la fuente y variar el voltaje DESDE CERO hasta 120 V.
12. Encender una por una las cargas resistivas 
13. Proceder a tomar y registrar valores.
Ilustración 3. Conexión en paralelo de dos transformadores.
DIAGRAMA DE CONEXIONES 
 
Ilustración 4. Polaridad del transformador sustractivo 
Ilustración 5. Conexión en serie
RESULTADOS
Se presentan los resultados:
 Tabla 2. Datos obtenidos de prueba de polaridad 
	Transformador
	Voltaje nominal 
	Voltaje aplicado
	Voltaje medido
	Tipo de polaridad 
	1.
	208 v
	50 v
	0 v
	Sustractiva
	2.
	208 v
	50 v
	0 v
	Sustractiva
	3.
	208 v
	50 v
	0 v
	sustractiva
 Tabla 3. Datos obtenidos conexión serie
	Voltaje nominal
	Voltaje aplicado
	Voltaje de salida
	416 v
	100 v
	100 v
 
 Tabla 4. Datos obtenidos conexión en paralelo con una carga en la salida.
	Voltaje nominal Transformador
	Voltaje nominal Carga
	Voltaje aplicado
	Carga 
	Corriente medida
	208 v
	120 v
	120 v
	120 Ω
	1.1 A
	208 v
	120 v
	120 v
	85.7 Ω
	1.6 A
	208 v
	120 v
	120 v
	80.2 Ω
	1.7 A
	208 v
	120 v
	120 v
	70.6 Ω
	1.9 A
	208 v
	120 v
	120 v
	57.15 Ω
	2.4 A
ANALISIS DE RESULTADOS
Prueba de Polaridad:
Un transformador debe poseer su polaridad identificada así como una batería o fuente de C.D con el fin de asegurar su correcta conexión ya sea en serie o paralelo. Para lograr determinarla, se prosigue de la siguiente manera:
· Se unen dos terminales adyacentes entre sí, primario y secundario.
· Se aplica un voltaje menor al nominal del transformador primario
· Se mide la tensión entre los terminales libres del primario y secundario
A partir de este proceso se reconocen dos tipos de polaridades:
Polaridad aditiva: Si la tensión medida es mayor a la tensión aplicada entonces se asume que el transformador posee polaridad aditiva. 
Polaridad sustractiva: Si la tensión medida es menor que el voltaje aplicado entonces se concluye que el transformador posee polaridad sustractiva.
Ilustración 6. Tipos de Polaridad
Partiendo de esta información se puede observar que los trasformadores que se posee en el laboratorio son de polaridad sustractiva ya que al aplicar un voltaje de 50V y al medir entre los puntos 1 y 3 del transformador, este valor medido por el voltímetro da 0V quiere decir que el bobinado primario y secundario están en una relación . 
Por lo tanto el valor aplicado en el bobinado primario se transfiere al bobinado secundario en su totalidad.
Conexión serie:
Debido a que los transformadores poseen una relación de uno a uno, el voltaje que se suministra en el primer transformador será el mismo voltaje que llegue al segundo transformador, por ende al medirlo el voltaje será igual al voltaje aplicado en este caso 100V.
Conexión paralelo:
Esta conexión es la más usada a nivel de industria, debido que de esta forma se logra incrementar la potencia, pero para poder realizarlo es necesario cumplir ciertas condiciones las cuales son: 
· Conectar puntos de igual polaridad
· Iguales voltajes
· Igual relación de transformación
En este tipo de conexión se sabe que el voltaje que se aplique será el mismo voltaje en todas las ramas del circuito, pero también se sabe que la corriente en paralelo se divide por ende al realizar la práctica se puede denotar que al aumentar la carga la corriente del circuito disminuye, como se puede observar en la Tabla 4.
CONCLUSIONES 
· Antes de ingresar al laboratorio se tuvo en cuenta traer el mandil de seguridad puesto y sin ningún aditamento adicional como auriculares, pulseras, entre otro. Además de contar con gafas protectoras como precaución se aseguró de llevar los implementos necesarios para realizar la práctica.
· Durante el desarrollo de la práctica se empleó como herramientas principales la fuente de laboratorio, específicamente las líneas 4 – 5 – 6 – N generando un voltaje de 220V. Además, se empleó un transformador monofásico con una potencia de 250 VA y 60Hz. Adicional a eso se ocupó cables de conexión un voltímetro de AC y cargas resistivas.
· Se pudo demostrar que la polaridad del transformador era sustractiva debido a que mi voltaje medido al realizar las conexiones de la prueba de polaridad resulto ser 0V.
RECOMENDACIONES
· Observar los datos de placa de cada equipo para saber cuál es el voltaje y corriente máxima que se puede aplicar al circuito.
· Comparar el voltaje medido entre las líneas 1 y 3 del transformador y el voltaje aplicado para saber si es aditivo o sustractivo.
· Establecer la polaridad de cada uno de los tres transformadores para poder realizar de mejor manera las conexiones.
· Graficar los transformadores con cada uno de sus puntos para poder realizar de una mejor manera las conexiones en serie y en paralelo de los trasformadores. 
Bibliografía
Vicente, H. (2017). Máquinas Eléctricas. Latacunga, Ecuador.
ANEXOS
Montaje y conexionado para la prueba de polaridad
Montaje y conexionado en serie de transformadores