Trabajos Prácticos y Ensayos - · PDF filepara una frecuencia de 60Hz. ... 2 Ver potencia magnetizante en “Curvas Características para Transformadores de Potencia”, Apéndice

ndicendice
Trabajos Prcticos:
TPN 1 Transformadores de Potencia 1
TPN 2 Rendimiento de Transformadores 7
TPN 3 Autotransformadores 9
TPN 4 Mquinas de Corriente Continua 11
TPN 5 Generadores Sincrnicos 21
TPN 6 Motores Asincrnicos 26
Ensayos:
EN 1 Ensayos a Transformadores 1Verificacin de la Resistencia de AislacinMedicin de la Resistencia de los BobinadosDeterminacin de la Relacin de Transformacin
EN 2 Ensayos a Mquinas de Corriente Continua 3Ensayo de VacoCaracterstica Externa
EN 3 Ensayos a Motor de Corriente Continua 5Variacin de la velocidad en funcin de la tensinVariacin de la velocidad en funcin de la corriente de excitacin
EN 4 Ensayos a Generador Sincrnico 8Ensayo de VacoEnsayo de Cortocircuito
EN 5 Ensayos a Motor Asincrnico 11Ensayo de VacoEnsayo de Cortocircuito
Apndices:
AN A Curvas Caractersticas para Transformadores de Potencia 1
AN B Catlogos 7

Mquinas ElctricasUniversidadTecnolgica
Nacional
FacultadRegionalMendoza Trabajo Practico N Hoja N 1
Transformadores de Potencia 1 Ricardo NaciffEjercicio N1:
Un transformador monofsico de 660/220V, 50Hz tiene un ncleo de 150cm2 deseccin y un bobinado secundario de 80 esp. Despreciar las cadas de tensin.
Determinar: La expresin de la fem inducida, valor instantneo, mximo y eficaz. El valor mximo del flujo. El nmero de espiras del bobinado primario. Con qu induccin trabaja el transformador.
=
2sen
tNe max
= maxmax Ne
maxmaxef fNNe
==2
2
2
1
maxef fNe = 44,4
HzV
fN
eefmax 508044,4
22044,4
=
=
Wbmax 0123,0=
.80333220660
212
1 espNNN
Ni =====
.2401 espN =
2015,0
0123,0
m
WbS
B max =
=
TB 825,0=
Ejercicio N2:Un transformador de 380/220V consume en vaco una corriente de 4A con un factor
de potencia de 0,15. Despreciar las cadas de tensin. Calcular: La corriente magnetizante. Las perdidas en el hierro. La corriente que circular por el bobinado primario cuando por el secundario circulan
3A con un factor de potencia de 0,9. Trazar el correspondiente diagrama vectorial.
AAII m 95,3'2081sen4sen 00 ===
AI m 95,3=
WAVIUP hFe 228'2081cos43801 ===
WPFe 228=
221101
2101
INININ
III
+=
+=
21
210 IN
NII +=

Nacional
Transformadores de Potencia 1 Ricardo Naciff
I2
E1
-E1=U1
I21
I0
I1
IhIm
0
E2=U2
2
+= 2
1
201 IN
NII
AI
AI
VV
U
U
N
N
736,1
3578,0
7272,1220380
21
21
1
2
1
2
==
===
por el teorema del coseno:
( )[ ]( )[ ]'502590'208190cos736,142736,14
9090cos2
221
202102
212
01
+++=
+++=
I
IIIII
AI 2,51 =
Ejercicio N3:Un Transformador cuya relacin de transformacin es 220/110V ha sido construido
para una frecuencia de 60Hz. Verificar que sucede si se lo conecta a una tensin con unafrecuencia de 50Hz.
=
=
Nfe
Nfe
HzHz
HzHz
6060
5050
44,4
44,4
HzHz
Ve
f
fee
f
eN
f
e
f
eN
f
eN
Hz
Hz
HzHzHz
Hz
Hz
Hz
Hz
Hz
Hz
Hz
Hz
6050
220
44,444,4
44,4
44,4
50
60
506050
60
60
50
50
60
60
50
50
=
=
==
=
=
Ve Hz 67,16650 =
Recordando que el valor N (flujo por vuelta) es una caracterstica fsica deltransformador, que no vara con las condiciones elctricas a la que se lo someta. Para lograr dichovalor conectando al transformador a una frecuencia menor, que para lo que fue construido, esnecesario conectarlo a una tensin de 166.67Volt, si se supera dicha tensin el ncleo magntico sesatura y los devanados elctricos se calientan y se queman.
Ejercicio N4:Un transformador tiene una tensin U1=100V, 50Hz y un nmero de espiras en los
bobinados primario y secundario N1=150esp. y N2=400esp. Respectivamente. Lasdimensiones del circuito magntico son: seccin neta del ncleo 30cm2, seccin neta delyugo 32cm2, longitud ncleo 20cm y longitud del yugo 22cm. Despreciar las cadas detensin.
Calcular:a) La tensin secundaria en vaco U20.

Nacional
Transformadores de Potencia 1 Ricardo Naciffb) El flujo magntico y la induccin.c) La corriente magnetizante, siendo el entrehierro 0,03cm.d) Prdidas en el hierro para una chapa de hierro al silicio de espesor 0,3mm. El
peso especifico es de 7,65g/cm3.e) La componente de la corriente de perdidas en el hierro.f) La corriente de vaco y el factor de potencia en vaco.
.150
.40010020
1
2120
2
1
20
1
esp
espVU
N
NUU
N
N
U
U
=
==
VU 66,26620 =
.1505044,4100
44,444,4
1
111
espHzV
fN
EfNE
max
maxmax
=
==
Wbmax 003,0=
2003,0
003,0
m
WbS
BN
maxmaxN =
=
TB maxN 1=
20032,0
003,0
m
WbS
BY
maxmaxY =
=
TB maxY 9375,0=
Segn las curvas de magnetizacin1, para el material con el que se construye el ncleo yyugo del transformador (circuito magntico), se encuentra el valor correspondiente de laintensidad de campo.
mAH N 14=
mAH Y 13=
y la intensidad de campo en el entrehierro se toma como:
EHEH HB = 0
donde:
mHy
mHy
BB NEH
70 104
1
8,0
=
=
=
1 Ver potencia magnetizante en Curvas Caractersticas para Transformadores de Potencia, Apndice A [pag. 3]

Nacional
Transformadores de Potencia 1 Ricardo Naciffentonces:
0 = EHEH
BH
mA
mHy
TH EH 77,636619
104
8,07
=
=
mAH EH 77,636619=
Ahora:
esp
mmAmmAmmAI
N
lHlHlHI
lHlHlHIN
lHIN
m
EHEHYYNNm
EHEHYYNNm
n
iiim
1502
0003,077,63661922,0132,014
2
2
2
1
1
++=
++=
++=
=
AI m 927,0=
Este dato tambin se puede calcular con la potencia magnetizante2 por kilogramo dematerial. Dato que es suministrado por el fabricante de la chapa. En este caso:
+
=n
iii
YFeSi
mag
NFeSi
mag
FeSim SlU
KgP
KgP
I1
( )223
0032,022,0003,02,0100
6,068,0
7650 mmmmV
KgVA
KgVA
m
KgI YFeSiNFeSim +
+
=
AI m 127,0=
Por tabla3 se tiene que por cada kilogramo de material que sea sometido a una induccinde 1 Tesla a 50 Hz se transforma en calor un equivalente a 0,58 Watt.
Entonces para el Ncleo se tiene:
dmdmdm
Kg
KgW
VKgW
P NFeFeN 23,065,758,058,02
3==
WP FeN 66,2=
Y para el Yugo las perdidas4 por cada kilogramo de material son 0,52Watt. Tomando encuneta la induccin de 0,9375 Tesla a 50Hz.
2 Ver potencia magnetizante en Curvas Caractersticas para Transformadores de Potencia, Apndice A [pag. 2]3 Ver prdidas en el hierro en Curvas Caractersticas para Transformadores de Potencia, Apndice A [pag. 1]4 Ver prdidas en el hierro en Curvas Caractersticas para Transformadores de Potencia, Apndice A [pag. 1]

Nacional
Transformadores de Potencia 1 Ricardo NaciffEntonces:
dmdmdm
Kg
KgW
VKgW
P YFeFeY 2,232,065,752,052,02
3==
WP FeY 8,2=
Las perdidas totales en el hierro son:
WWPPP FeYFeNFe 8,266,2 +=+=
WPFe 46,5=
VW
U
PI Fep 100
46,5
1
==
AI p 0546,0=
mp III +=0( ) AeAAjI j 86860 93,093,0927,00546,0 ==+=
Ejercicio N5:Verificar la potencia del circuito magntico de un transformador trifsico de
100KVA, 13200/400-231V, en tringulo-estrella del que se disponen los siguientes datos:Bobinado de baja tensin 60 espiras de 2// 2x5mm2, devanado de alta tensin 3000espiras, D=0,70mm, seccin neta del hierro 1,5dm2.
Tensin por espira:
.85,3.60231
espV
espV
EN ==
Flujo:
WbEN 01734,0
22285,3
222===
Induccin:
TeslaA
BFe
15,1015,0
01734,0===
Corriente y densidad de corriente primaria:
21
1
57,6384,052,2
52,22,133
100
mmA
AI
==
=
=
Corriente y densidad de corriente secundaria:
22
2
21,720
3,144
3,144231,03
100
mmA
AI
==
=
=

Nacional
Transformadores de Potencia 1 Ricardo NaciffDensidad media:
221 9,6
221,757,6
2 mmA=
+=
+=
Secciones de los cobres:
2
2
2
53,2354120053,1154
120052260
53,1154384,03000
21
2
1
mmAAA
mm

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