UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLGICADE LIMA SUR(UNTELS)

Ingeniera Mecnica y Elctrica

Laboratorio de Mquinas Elctricas

Tema: POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR MONOFASICO

Grupo: B

Nombre: Yaya Rodrguez, Adonis

Profesor: Faustino Prez Estrella

Villa El SalvadorLima-Per

OBJETIVOS

Determinar de manera experimental el devanado principal y devanado secundario.

Determinar la polaridad del transformador monofsico.

Cambiar la polaridad del transformador monofsico de aditiva a sustractiva.

Entender la importancia de conocer la polaridad de un transformador.

FUNDAMENTO TEORICO

TRANSFORMADORSe denominatransformadora undispositivo elctricoque permite aumentar o disminuir latensinen un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo lapotencia. Lapotenciaque ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin prdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo y tamao, entre otros factores.El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, basndose en el fenmeno de lainduccin electromagntica. Est constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un ncleo cerrado de materialferromagntico, pero aisladas entre s elctricamente. La nica conexin entre las bobinas la constituye elflujo magnticocomn que se establece en el ncleo. El ncleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de lminas apiladas deacero elctrico, aleacin apropiada para optimizar el flujo magntico. Las bobinas o devanados se denominanprimarioysecundariosegn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.

FUNCIONAMIENTOEste elemento elctrico se basa en el fenmeno de la induccin electromagntica, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, debido a la variacin de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce la induccin de un flujo magntico variable en el ncleo de hierro.Este flujo originar por induccin electromagntica, la aparicin de una fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensin en el devanado secundario depender directamente del nmero de espiras que tengan los devanados y de la tensin del devanado primario.

RELACION DE TRANSFORMACIONLa relacin de transformacin indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensin de salida con respecto a la tensin de entrada, esto quiere decir, la relacin entre la tensin de salida y la de entrada.La relacin entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , segn la ecuacin:

Larelacin de transformacin(m)de la tensin entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los nmeros de vueltas que tenga cada uno. Si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de tensin.

Dnde:Vp es la tensin en el devanado primario o tensin de entrada, Vs es la tensin en el devanado secundario o tensin de salida, Ip es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e Is es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.

Esta particularidad se utiliza en lared de transporte de energa elctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeas intensidades, se disminuyen las prdidas por elefecto Jouley se minimiza el costo de los conductores.As, si el nmero de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensin alterna de 230voltiosen el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relacin 100 veces superior, como lo es la relacin de espiras). A la relacin entre el nmero de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llamarelacin de vueltasdel transformador orelacin de transformacin.Ahora bien, como lapotencia elctricaaplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario:

El producto de la diferencia de potencial por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10amperios, la del secundario ser de solo 0,1 amperios (una centsima parte).

NOMENCLATURA DE LOS TRANSFORMADORESEst establecido como estndar que las entradas a la bobina primaria del transformador se utilicen las siguientes letras:H1, H2 para el caso de un transformador monofsico.H1, H2, H3 para el caso de un transformador trifsico.

Y en las salidas de la bobina secundaria se establece la siguiente nomenclatura:

X1, X2para el caso de un transformador monofsico.X1, X2, X3para el caso de un transformador trifsico.

PS

POLARIDAD EN UN TRANSFORMADORLasbobinassecundarias de lostransformadores monofsicosse arrollan en el mismo sentido de la bobinaprimariao en el sentido opuesto, segn el criterio del fabricante.Debido a esto, podra ser que la intensidad decorrienteen la bobina primariay la de la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.

TIPOS DE POLARIDAD:Polaridad aditiva La polaridad positiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y se sumen. Los trminos H1 y X1 estn cruzados.Polaridad sustractivaLa polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten. Los terminales H1 y X1 estn en lnea.

ONDAS SENOIDALESDebido a que hay muchas magnitudes que varan unas respecto a otras; la representacin grfica de esta variacin en un sistema de ejes coordenados da lugar a una lnea recta o curva que pone de manifiesto la relacin existente entre ambas magnitudes.Cuando el valor a de una magnitud varia con el tiempo, para indicar tanto la funcin a=f (t) como su representacin grfica, se suele utilizar el trmino forma de onda, que sirve para poner de nfasis la manera en que dicha magnitud varia a lo largo del tiempo.Las ondas senoidales se expresan de la forma: a =a.senkt Siendo am el valor mximo de la magnitud a, que corresponde al instante de tiempo en que senkt=1.se llama con el nombre de amplitud. En las ondas senoidales por lo general k==2/t.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS

Multmetro digital

Transformador monofsico

Conectores

Fuente

Cinta adhesiva

plumn

PROCEDIMIENTO

a) Determinar en forma prctica el devanado primario y secundario.

Observar en cul de los lados la resistencia es mayor o menor y con dichos valores inferir cul de ellos es el lado primario o secundario atendiendo al valor de la resistencia y la corriente que maneja cada devanado.Recordemos que:

Tambin

Las ecuaciones anteriores nos permitirn entonces establecer cul es el lado primario o secundario dependiendo del tipo de transformador que estamos utilizando.b) Etiquetar los terminales del transformador en forma arbitraria donde H1 y H2 son para el lado de alta tensin con x1 y x2 son para el lado de baja tensin.c) Realizar la conexin de acuerdo al diagrama siguiente.

Si

Significa que se tiene una polaridad sustractiva.Caso contario se tiene:

Significa que se tiene una polaridad aditiva. Luego si intercambiamos la conexin tal como se muestra en la figura:

Y realizamos el proceso anterior, notaremos que se tendr las lecturas

Notaremos que todo se ha invertido.

CALCULOS Y RESULTADOSMedicin de resistencias de cada bobina del transformador para determinar el devanado principal (P) y el devanado secundario (S).Bobina 1 1.5

Bobina 2 0.7

El valor de las resistencias es:

Se sabe que:En un transformador ideal la potencia aparente de la bobina primaria es igual a la potencia aparente de la bobina secundaria por conservacin de energa:

Entonces la tensin de entrada por la intensidad de entrada es igual a la tensin de salida por la intensidad de salida:

TensinIntensidad

De esta relacin podemos deducir que la tensin y la intensidad son inversamente proporcionales.

Por lo mencionado anteriormente s:

Cabe recordar que mientras ms resistencia ofrezca una bobina, menos ser la corriente que deje pasar.Ahora supongamos:De esta relacin podemos deducir que la intensidad y la resistencia son inversamente proporcionales.

Entonces:

Sabiendo que a la bobina primaria le llega mayor tensin, se puede concluir que la bobina que ofrezca mayor resistencia ser la bobina primaria:

De estos resultados se deduce que la Bobina 1 es el devanado principal y la Bobina 2 es el devanado secundario:

Bobina PrincipalBobina Secundaria

Despus de haber definido el devanado principal y secundario designamos aleatoriamente los valores , para el devanado principal y , para el devanado secundario:

PS

Conectamos y mediante un puente:

PS

PUENTE

Energizamos ( y ) conectados a ( y ):PS

Medimos con el voltmetro ( ); ( ); ( ):PS

El valor de las tensiones es:Tensin 1 ()

Tensin 2 ()

Tensin de Prueba ()

De la medicin de las tensiones se observa:

Entonces deducimos que las bobinas presentan una polaridad aditiva.

Ahora vamos a cambiar la polaridad de las bobinas, debido a que la mayora de trabajos se realizan con bobinas de acoplo sustractivo.

Primero invertimos la posicin de ( y ):PS

PS

Conectamos y mediante un puente:PS

PUENTE

Energizamos ( y ) conectados a ( y ):

PS

Medimos con el voltmetro ( ); ( ); ( ):PS

El valor de las tensiones es:Tensin 1 ()

Tensin 2 ()

Tensin de Prueba ()

De la medicin de las tensiones se observa:

Entonces deducimos que las bobinas presentan una polaridad sustractiva.

CUESTIONARIOPor qu cree Ud. que es necesario etiquetar los terminales del transformador?Es importante etiquetarlos para que se pueda reconocer con facilidad las bobinas primaria y secundaria:H1, H2 para la bobina primaria.X1, X2 para la bobina secundaria.Las terminales tambin nos indican como conectar el transformador para medir de manera adecuada las tensiones y determinar si el transformador posee polaridad aditiva o sustractiva.

Cundo se dice que los flujos son aditivos o sustractivos?PS

Los flujos son aditivos cuando la suma de las tensiones del devanado principal () y devanado secundario () da como resultado la tensin de prueba ().

Los flujos son sustractivos cuando la diferencia de las tensiones del devanado principal () y devanado secundario () da como resultado la tensin de prueba ().

Cundo es necesario la importancia de la polaridad en un transformador monofsico?Es de gran importancia cuando se requiere acoplar dos o ms transformadores, ya que la polaridad sirve como gua para conectar correctamente los devanados y lograr obtener la tensin que se desea.Si se realiza un acople de dos o ms transformadores sin saber la polaridad, dar como resultado una tensin distinta a la que se requiere y posibles accidentes de cortocircuito.

Calcular los valores mximos de las ondas senoidales del transformador.

Tensin mxima

226

61

Resolver el siguiente ejercicio donde 5abc es la tensin del secundario del transformador con los focos y abc son las tres ltimas cifras del cdigo del alumno.

Se pide:a. Calcular V1, V2, V3b. Las intensidades que consumen cada fococ. La intensidad d. La potencia que consume el transformador de relacin a=10Desarrollo: Segn el enunciado del problema V1 es la tensin de la bobina primaria y 5abc (abc son las tres ltimas cifras de nuestro cdigo) es la tensin de la bobina secundaria, entonces:

Dato:

Entonces:

b) Ahora hallamos las intensidades que consumen cada foco:

Intensidad que consume el foco de 100wIntensidad que consume el foco de 60w

c) Ahora hallamos la intensidad :

Se sabe:

d) Ahora hallamos la potencia que consume el transformador de relacin :

a) Ahora hallaremos los valores de V1, V2 y V3:

El valor de V1 ya se calcul anteriormente:

Ahora hallaremos el valor de V2:

Ahora solucionaremos el problema con el transformador que est conectado a la carga:

Considerando al transformador como ideal, se deduce que la potencia aparente de entrada es igual a la potencia aparente de salida:

Vamos a realizar un cambio en el esquema tomando en cuenta la polaridad de cada transformador:

Ahora aplicamos:

Ahora como:

OBSERVACIONES

El uso adecuado de los instrumentos agilizo la determinacin de la polaridad en los transformadores.

Se tuvo mucho cuidado al conectar el puente (), debido a que en un momento esas terminales estaban en forma adyacente y despus estaban en forma diagonal.

Si las mediciones de las tensiones se hubieran hecho de manera inadecuada se corra el riesgo de producir un cortocircuito.

CONCLUSINES

Para acoplar de manera adecuada dos o ms transformadores es necesario saber la polaridad de cada uno de ellos.

La polaridad no es de gran importancia cuando se tiene un solo transformador.

La polaridad es una posicin convencional de ondas senoidales.