Energy Conversion

Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Conversión de Energía

Experiencia de Laboratorio #1

Integrantes:

Valentina Portilla

Carlos Ariztia

Rodrigo Alvarez

En este laboratorio se busca analizar el comportamiento de un transformador en diferentes escenarios, comparando los calores obtenidos tanto de manera teórica como experimental.

Un transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética.

Un transformador está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado de hierro o de láminas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético y reducir las corrientes parasitas.

Existen muchos tipos de transformadores, entre los cuales el transformador trifásico tiene una importancia indudable. Este tipo de transformador se ocupa tanto en generación cerca de los generadores para elevar la insuficiente tensión de estos, así como también en transmisión por líneas de transmisión y en distribución en donde se transporta la energía eléctrica a voltajes menores hacia casas, comercio e industria.[pic 1]

Imagen 1: Descripción de Transformador.

En esta experiencia de laboratorio se realizaran 3 pruebas para analizar el comportamiento del transformador:

1. Prueba en Vacío.
2. Prueba en Corto Circuito
3. Prueba con Carga.

1. Datos del transformador, descripción de elementos constitutivos.

Datos de Placa

• Razón de Transformación: a= 220/113 Volts
• Potencia: 1000 VA
• Frecuencia: 50 Hz
• R1: 1.9 Ohm

Equipo a Utilizar:

• Tester
• Transformador
• Fuente de Poder

Los componentes mas importantes de los transformadores son los siguientes:

1. El núcleo que generalmente está formado por varias chapas u hojas de metal (generalmente material ferromagnético) que están colocadas una junto a la otra sin soldar. La función del núcleo es mantener el flujo magnético confinado dentro de él y evitar que este fluya por el aire favoreciendo las perdidas en el núcleo y reduciendo la eficiencia. La configuración por laminas del núcleo laminado se realiza para evitar las corrientes de Foucault o parasitas, que son corrientes que circulan entre laminas, indeseadas pues favorecen las perdidas.

1. Las bobinas que son simplemente alambre generalmente de cobre enrollado en el núcleo. Según el número de vueltas alrededor del núcleo se inducirá un voltaje mayor. Se juega entonces con el número de vueltas en el primario versus las del secundario. En un transformador trifásico el número de vueltas del primario y secundario debería ser igual para todas las fases.  

Vale recordar que las bobinas pueden ser conectas en diferentes configuraciones ya sea en delta, estrella o T. Por lo que se pueden hacer trasformadores trifásicos de tres formas diferentes:

1. Conectando tres transformadores monofásicos.
2. Núcleo tipo acorazado.
3. Transformador tipo Núcleo.

1. Resumen:

Para lograr analizar el transformador se usa el concepto de circuito referido al primario. Ahora bien es necesario conocer Rfe y Xm del transformador. Los cuales los encontramos mediante las 3 pruebas que se mencionaron en la introducción de este informe.

1. Prueba de vacío.

Consiste en dejar abierto el primario, en el cual se mide Vo, Io y Po que la fuente provee. Podemos ver en las siguientes figuras como se debe hacer la prueba.

[pic 2]

[pic 3]

Para calcular la resistencia (Rfe) y Xm:[pic 4]

1. Prueba de Corto Circuito.

Esta prueba consiste en cortocircuitar las terminales.

[pic 5]

I1 nom= (1000/220)= 4.5 A                I2 nom= (1000/110)= 9.09 A

Luego las ecuaciones que se ocuparan para esta prueba son:

[pic 6][pic 7]

1. Resultados de Experimento:

Prueba de vacio:

        V1= 220 V

        V2= 114.2 V

        I1= 0.19 A

        Po= 10 W

Prueba en Corto Circuito:

        I1= 4,38 A                        R1= 2.2 Ohm

        P1= 86 W                        R2= 0.8 Ohm

        V1= 21 V                        V2= 0 (Corto circuito)

        I2= 9.09 A

Prueba con Carga:

Prueba 1:

R Total= 1000/3 = 333.3 Ohm

V1= 220 Volt

V2= 113.8 Volt

Prueba 2:

R Total= 300/3 = 100 Ohm

V1= 220 Volt

V2= 112.8 Volts

1. Determinación de Parámetros

i. Prueba de Vacío:

        R1= 2.2 Ohm

        R2= 0.8 Ohm

[pic 8]

            r fe= (220)^2/10= 4840 Ohm

             a= (220/114.1)= 1.928