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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y
ARQUITECTURA
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
PRUEBAS INDUSTRIALES SOBRE TRANSFORMADORES
MAQUINAS ELÉCTRICAS
Integrantes del Grupo:
Alvarado Urbina, Erick Edenilson
Guardado Salguero, Ever Josué
Mancía Gómez, Jaime Orlando Mg12020
Docente: Ing. Rigoberto Velásquez Paz
CICLO II – 2015
Cuidad Universitaria, 23 nov 2015
Pruebas Industriales sobre Transformadores
CONTENIDO
Pag.
1 Objetivos…………………………………………………………………………
2 Resumen…………………………………………………………………………
3 Asignaciones…………………………………………………………………….
3.1 Métodos de ensayos………………………………………...................
3.1.1 Prueba de vacío…………………………………………………
3.1.2 Prueba de corto circuito………………………………………...
3.2 Circuitos realizados en la práctica………………………….................
3.3 Datos obtenidos y cálculos propuestos………………………………..
3.4 Circuito equivalente………………………………………………...........
4 Conclusiones…………………………………………………………………….
Pruebas Industriales sobre Transformadores
1. OBJETIVOS
Los objetivos que engloba esta práctica son los siguientes:
Identificar la estructura y componentes de un transformador de distribución,
también reconocer los contactos (bornes) tanto del primario como del
secundario.
Llevar a la práctica las pruebas de cortocircuito y circuito abierto en un
transformador de distribución y apreciar el funcionamiento real del mismo.
Realizar la correcta conexión en el transformador de distribución e instalar
el equipo de medición para tomar las lecturas correspondientes a cada
prueba
Con los datos obtenidos construir el circuito equivalente del transformador
Pruebas Industriales sobre Transformadores
2. RESUMEN
Este documento presenta el desarrollo de las pruebas industriales más comunes
que se pueden llevar a cabo para conseguir los parámetros del modelo reducido
del transformador, las cuales consisten en prueba de vacío (también llamada de
circuito abierto) y de cortocircuito (SC por sus siglas en inglés). Dichas pruebas se
realizan en un laboratorio de potencia utilizando el equipo apropiado y tomando las
medidas de seguridad necesarias.
El modelo de un transformador se presenta en la imagen 2.1
Imagen 2.1. Modelo real de transformador
Primeramente se identifica el tipo de transformador y sus componentes básicos.
En este caso se utiliza un transformador de distribución cilíndrico refrigerado y
aislado con aceite dieléctrico. Posteriormente se presentan las conexiones del
transformador mediante diagramas de circuito y se explican los procedimientos de
cada una de las pruebas antes mencionadas.
Estos procedimientos consisten básicamente en alimentar uno de los devanados
del transformador (primario o secundario), instalar los equipos para medir voltaje,
corriente y potencia, para determinar datos reales con el transformador en pleno
funcionamiento. Además se evalúan los cálculos respectivos para determinar
pérdidas, impedancias, entre otros.
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3. ASIGNACIONES
3.1 MÉTODOS DE ENSAYO
En este apartado se describen los métodos empleados para determinar cada uno
de los ensayos que se llevaron a cabo en este laboratorio. Antes de proceder con
las pruebas de cortocircuito y circuito abierto se debe dar una vista en general del
transformador a utilizar en estas pruebas.
El transformador es un transformador de distribución, denominado así por los
valores de voltaje con los que trabaja, con forma cilíndrica como el que muestra la
imagen 3.1. El transformador de distribución es un equipo que sirve para tomar el
voltaje de media tensión que tienen las redes de distribución en las zonas
pobladas y transformarlo en voltajes a nivel de uso residencial, comercial,
industrial o Institucional (220 V - 110 V)
Imagen 3.1 Transformador de distribución cilíndrico
Se identifican los componentes de dicho transformador:
Cambiador de taps
Núcleo
Bobinas
Relé
Bornes
Aceite de transformador
Pruebas Industriales sobre Transformadores
3.1.1 PRUEBA DE VACÍO O DE CIRCUITO ABIERTO
En un transformador en vacío conectado a una red eléctrica las bobinas ofrecen
una determinada resistencia al paso de la corriente eléctrica, lo que provoca una
caída de tensión que se debe tener en cuenta. Además, el flujo magnético que se
origina en el embobinado primario no se cierra completamente con el secundario a
través del núcleo magnético, sino que una parte de este flujo atraviesa el aislante
y se dispersa y esto se traduce en la llamada inductancia de dispersión; por tanto,
al analizar las pérdidas del transformador se deben tomar en cuenta estos
aspectos.
El circuito en este ensayo es el que se presenta en la imagen 3.2, ya que la caída
de tensión en RP y XP es muy pequeña y debido a que el circuito está abierto en el
segundo devanado RS y XS no se tienen en cuenta.
Imagen 3.2 circuito de prueba en vacío
La prueba de vacío tiene como fin determinar los parámetros de vacío, como
son el valor de la corriente de vacío (I0), la potencia en vacío (P0), que representa
las perdidas en vacío del transformador las cuales resultan de la suma de las
perdidas por histéresis y corrientes parasitas en el núcleo y el factor de potencia
en vacío (cos θ0).
Para el cálculo de la potencia se utilizará un analizar de redes Fluc, un multímetro
y un amperímetro de gancho, con ello se obtiene las corrientes, los voltajes y la
potencia en vacío, por medio del cual se realizan los cálculos. También mediante
este ensayo se consigue el valor de las pérdidas en el hierro del transformador.
Pruebas Industriales sobre Transformadores
PROCEDIMIENTO Y DATOS OBTENIDOS
Procedimiento:
- Conectar circuito de prueba (imagen 3.2)
- Medir tensión del embobinado primario y secundario
- Medir intensidad de corriente del embobinado primario
- Medir potencia del embobinado primario
Datos obtenidos:
Voltaje primario (V1) 117.8 V
Voltaje secundario (V2) 12.12 V
Potencia real del primario (Ppoc) 93.65 W
Corriente de vacío (I0) A
3.1.2 PRUEBA DE CORTOCIRCUITO
Esta prueba consiste en cortocircuitar un devanado del transformador,
generalmente el devanado de baja tensión. En el otro extremo se aplica una
tensión inferior a la nominal, de modo que por el devanado en cortocircuito pase la
corriente nominal del devanado conectado a la fuente de alimentación.
El circuito para esta prueba se ilustra en la figura 3.3 con los instrumentos de
medición conectados.
Imagen 3.3 Circuito de prueba de cortocircuito
Pruebas Industriales sobre Transformadores
En esta prueba, la potencia consumida corresponde a las pérdidas en el cobre de
los dos embobinados, ya que la tensión aplicada en esta prueba suele ser
pequeña comparada con la nominal, la corriente en la rama de magnetización, el
flujo en el núcleo y las consecuentes perdidas se pueden despreciar.
Con este ensayo se consigue determinar las perdidas en el cobre del
transformador, el factor de potencia y la impedancia en cortocircuito.
PROCEDIMIENTO Y DATOS OBTENIDOS
Procedimiento:
- Conectar circuito de ensayo (imagen 3.3)
- Aplicar tensión al lado primario con aumentos graduales
- Medir tensión del embobinado primario
- Medir intensidad de corriente del embobinado primario y secundario
- Medir potencia del embobinado primario
Datos obtenidos:
Voltaje primario (Vcc) 60.52 V
Corriente del primario (In) A
Potencia real del primario (Pcc) 93.65 W
Corriente de cortocircuito (Icc) 23.8 A
3.1.3 DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS PROPUESTOS
Los datos obtenidos en las pruebas se presentan en la siguiente tabla:
Parámetro Prueba de Vacío Prueba de Cortocircuito
Vp 117.8 V 60.52 V
Vs 12.12 V
Ip 1.517 A
Is 23.8 A
P 93.65 W W
Q 107.9 VAR VAR
S 172.2 VA VA
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CALCULOS EN PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
A continuación se lleva a cabo los cálculos para determinar la resistencia del núcleo Rn y
la reactancia de magnetización jXm
Relación de transformación: Np/Ns = Vp/Vs = a = 117.8/12.12 = 9.72
Al trabajar la rama de excitación con admitancias y aplicar ley de Ohm se tiene:
El factor de potencia y ángulo de la corriente en vacío es:
(retraso)
°
Sustituyendo en la ecuación anterior:
CALCULOS EN PRUEBA DE CORTOCIRCUITO
3.2 CIRCUITOS EQUIVALENTES
4. CONCLUSIONES
