Ensayo En Cortocircuito De Transformadores Monofasicos

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LABORATORIO # 7 ENSAYO EN CORTOCIRCUITO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS 1. OBJETIVO   

Determinar la magnitud de impedancia del transformador. Obtener el diagrama fasorial. Determinar la relación de transformación en función de las corrientes del transformador.

2. MARCO TEÓRICO 2.1.- Consideraciones para la prueba de cortocircuito.En la prueba de cortocircuito un devanado del transformador, generalmente el del lado de baja tensión, se cortocircuita. En el otro extremo se aplica una tensión inferior a la nominal, tal que haga pasar por el devanado en cortocircuito la corriente nominal del devanado conectado a la fuente de alimentación. En esta prueba, la potencia consumida corresponde a las pérdidas en el cobre de los dos bobinados, ya que la tensión aplicada en la prueba de cortocircuito suele ser pequeña comparada con la nominal, la corriente de la rama de magnetización, el flujo en el núcleo y las consecuentes pérdidas se pueden despreciar. En tales condiciones se determina la resistencia equivalente del transformador. Con este ensayo se consigue conocer el valor de las pérdidas en el cobre del transformador, ya que las pérdidas en R N son despreciables frente a las resistencias en el primario y secundario del transformador, en ese sentido se tiene la siguiente relación:



 

PCC  PCU  I P2 * RP  I S2 * RS



Ya que el voltaje es bajo durante la prueba de cortocircuito, la corriente que fluye por la rama de excitación es despreciable. Si se ignora la corriente de excitación, entonces toda la caída de voltaje en el transformador se puede atribuir a los elementos en serie en el circuito. La magnitud de las impedancias en serie en función a los parámetros obtenidos con los instrumentos de medición, tendrá la siguiente relación:

Z CC 

VCC I CC

Con la lectura del vatímetro, se puede estimar el factor de potencia del circuito en cortocircuito, con la siguiente relación:

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cos CC 



PCC  VCC I CC

PCC VCC I CC

CC  cos 1 

  

y

CC El ángulo de corriente es negativo y el ángulo de impedancia total lo tanto se tiene la siguiente relación:

Z CC 

es positivo, por

VCC 0o V o  CC CC  Req  jX eq o I CC   CC I CC

3. MATERIAL Y EQUIPO.  Un transformador monofásico con las siguientes características: o o o o

Tensión nominal: Corriente nominal: Potencia nominal: Frecuencia nominal:

Vn = 400-230 [V] In = 6.25-10.9[A] Pn = 2.5 [kVA] f = 50 [Hz]

 Interruptores termomagneticos.

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 Variador de tensión. o o

Tención: Capacidad :

V = 0-240 [V] S = 1000 [VA]

 Instrumentos de medición

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 Un vatimetro

4. CIRCUITO DE MONTAJE. Maquinas Eléctricas

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jX

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1eq

R

1eq

+

I =I =I =I 1

21

U

1N

1CC

1CC

U21 = 0

-

Circuito equivalente en cortocircuito de un transformador

U

1CC

ϕ

1CC

R I

1 1CC

R I

21 1CC

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jX I

1 1CC

jX I

21 1CC

I

1CC

Diagrama fasorial del transformador en cortocircuito

5. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO.  

 

Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4. Mediante el variador de tensión, incrementar sucesivamente la tensión aplicada, registrando todas las lecturas para cada modificación de tensión, hasta llegar a la corriente nominal del lado de corto circuito. Se debe tomar en cuenta para los registros de lectura, las características nominales del transformador. Tener el cuidado respectivo para el presente laboratorio.

6. LECTURAS OBTENIDAS EN EL LABORATORIO Lectura 1 2 3 4 5

Vcc [V] 2.6 5.9 7.5 8.4 9.5

Icc [A] 2.83 6.37 8.21 9.15 10.25

Pcc [W] 7.2 35.8 59.2 77.6 97.37

cos φ=0.97

Q=23.9 [ VAR ] S=95.0 [ VA ] -

Datos de valores nominales para los cálculos:

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I2[A] 1.55 3.57 4.65 5.19 6.0

a 0.55 0.56 0.57 0.57 0.58

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Vcc = 9.3 [V]

Icc = 10.11 [A]

Pcc = 91.3 [W]

I2 = 5.86 [A]

7. CALCULOS. Para los datos obtenidos en valores nominales

Zcc=

Vcc 9.3 = =0.92[Ω ] Icc 10.11

Por otro lado,

Pcc 91.3 ( Vcc∗Icc )=cos ( 9.3∗10.11 )=¿ 13.82 ° −1

φ CC=cos−1 ¿ Introducimos los resultados anteriores en la ecuación sgte.:

Zcc=

Vcc ∡ φCC=R eq + j X eq Icc

Se tiene,

20.92 ∡ 13.82° =R eq + j X eq 0.89336+ j∗0.21976=Req + j X eq Luego, por comparación resulta evidente que:

Req =0.89336[Ω] X eq =0.21976 [Ω]

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS 

Con el presente ensayo de laboratorio, se logró conocer el circuito experimental de un transformador monofásico en corto circuito, para la determinación de la resistencia y de la reactancia equivalentes.



Se calculó la relación de transformación "a" a partir de las corrientes en el secundario y primario del transformador, obteniendo resultados bastante

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cercanos entre sí, es decir un error muy pequeño para el valor de este parámetro 

Se determinó la resistencia y reactancia equivalentes del transformador gracias a las mediciones de potencia, corriente y voltaje de corto circuito, en un punto donde la corriente fue 10.25, inferior pero muy próxima a la corriente nominal que es 10.11A.



Finalmente se logró comprender que para las líneas de transmisión a la salida de las generadoras eléctricas, se eleva la tensión mediante transformadores a 69[kV], 130[kV] o más, para disminuir la corriente en las líneas de transmisión y así poder minimizar el diámetro de los conductores, con el fin de abaratar su costo.

9.- DOCUMENTOS DE REFERENCIA. o o

Maquinas eléctricas - quinta edición – Jesús Fraile Mora Maquinas eléctricas - tercera edición – Stephen J. Chapma

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