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PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
 OBJETIVOS: 
Al finalizar la práctica de laboratorio el alumno será capaz de: 
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
Figura 1.a: Determinación de las Marcas de Polaridad de un transformador. 
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Primario en Serie, Secundario en Paralelo 
Para este tipo de conexión se debe cum...
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EL AUTOTRANSFORMADOR DE REGULACION 
Son dispositivos empleados para obten...
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EL AUTOTRANSFORMADOR CON CARGA 
Trabaja con carga, cuando el secundario suministr...
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Figura 10 
3. Conectar el lado primario a su tensión nominal, 
V1 V2 Vx 
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
Comente los resultados obtenidos: 
 Al conectarse los transformadores en serie t...
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
7. Implemente el circuito de la figura 3. 
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
11. Aumente el voltaje desde cero hasta que se alcance el voltaje nominal (V) o ...
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3. ¿Por qué es importante determinar la potencia propia y la potencia de paso de...
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LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 
AUTOTRANSFORMADOR: 
 C mm 169 
 A mm 180 
 Perdidas Cortocircuito (W) 83 
 P...
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Laboratorio 3 autotransformador

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Máquinas Eléctricas

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Laboratorio 3 autotransformador

  1. 1. PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 1 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Laboratorio 2 Máquinas Eléctricas I INTEGRANTES RAMIREZ TEJADA, Víctor YENGLE MENDOZA, Carlos DOCENTE PRÍNCIPE LEYVA, Edgar Cuarto Ciclo Tecnología Mecánica Eléctrica FECHA DE REALIZACIÓN: Martes, 10 de Septiembre del 2013 FECHA DE ENTREGA: Martes, 23 de Septiembre del 2013 2013-II
  2. 2. 2 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I  OBJETIVOS: Al finalizar la práctica de laboratorio el alumno será capaz de:  Determinar la polaridad instantánea en los devanados del transformador.  Aprender cómo se conectan los devanados del transformador en serie y paralelo.  Reconocer las características físicas de un autotransformador.  Conectar y verificar el funcionamiento del autotransformador.  FUNDAMENTO TEORICO: Un autotransformador es una máquina eléctrica, de construcción y características similares a las de un transformador, pero que a diferencia de éste, sólo posee un único devanado alrededor de un núcleo ferromagnético. Dicho devanado debe tener al menos tres puntos de conexión eléctrica; la fuente de tensión y la carga se conectan a dos de las tomas, mientras que una toma (la del extremo del devanado) es una conexión común a ambos circuitos eléctricos (fuente y carga). Cada toma corresponde a una tensión diferente de la fuente (o de la carga, dependiendo del caso). Marcas de Polaridad Dos o más terminales de los devanados (bobinas) tienen la misma polaridad cuando las corrientes que entran simultáneamente por los terminales producen flujos que son concurrentes. La polaridad de los devanados de un trasformador es importante cuando se pretende asociar las fases entre ellos, para poder determinar la polaridad, colocamos dos o más bobinas en serie, dependiendo de cada una, tendremos la suma o diferencia de las tensiones instantáneas inducidas en ellos. Dos bobinas para producir flujos concordantes tienen que tener la misma polaridad. El método consiste en marcar un punto arbitrario, los otros puntos serán marcados a partir de la 1ª bobina. Los puntos indican los terminales por los cuales deben entrar las corrientes para producir flujos concordantes. Se debe energizar el sistema y tomar lecturas del voltaje, las cuales pueden conducir a dos alternativas: • Si el voltaje Vx tiene un valor igual a V1 + V2, entonces las marcas serán: Diagonales. • Si el voltaje Vx tiene un valor igual a V1 − V2, entonces las marcas serán: Co-lineales.
  3. 3. 3 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Figura 1.a: Determinación de las Marcas de Polaridad de un transformador. Figura 1.b: Determinación de las Marcas de Polaridad de un transformador. CONEXIÓN DE LOS DEVANADOS DE LOS TRANSFORMADORES. Primario en Serie, Secundario en Serie En este tipo de conexión, los voltajes primarios deben ser iguales para que de esta manera el voltaje V1, se divida de manera en los voltajes primarios, es decir V1,T1=V1,T2=V1/2, el voltaje V2 sería la suma de los voltajes secundarios. En esta conexión, la corriente que circula por los devanados primarios es I1 y por los devanados secundarios es I2. V1,T1 V1 V2 I1 T1 I2 T2 V1,T2 V2,T1 V2,T2 Figura 2. Conexión Serie / Serie
  4. 4. 4 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Primario en Serie, Secundario en Paralelo Para este tipo de conexión se debe cumplir que ambos transformadores tengas los mismos voltajes primarios y secundarios, es decir, misma relación de transformación y que las impedancias de los transformadores sean necesariamente iguales para que la corrientes que aporten cada devanado secundario sean iguales. V1 V2 I1,T1 I1 I2 V1,T1 V1,T2 V2,T1 V2,T2 I2,T2 T1 T2 Figura 3. Conexión Serie / Paralelo Primario en Paralelo, Secundario en Serie. Para esta conexión los transformadores deben tener necesariamente los mismos voltajes primarios, la corriente que circula por I1,T1 y I1,T2 serán iguales. V1,T1 V1 V2 I2 I1 T1 T2 V1,T2 V2,T1 V2,T2 I1,T1 I1,T2 Figura 4. Conexión Paralelo / Serie Primario en Paralelo, Secundario en Paralelo. Los requisitos mínimos necesarios para este tipo de conexión es que los transformadores tengan el mismo voltaje primario y secundario (Misma relación de transformación).
  5. 5. 5 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I V2 I2 I1,T1 V2,T1 V2,T2 I2,T2 I1,T1 V1,T1 V1 I1 I1,T2 V1,T2 T1 T2 Figura 5. Conexión Paralelo/ Paralelo Lo ideal es que en todas las conexiones, los transformadores tengan la misma impedancia de cortocircuito, de no ser así es necesario evaluar los parámetros eléctricos que soportarán los devanados para no superar sus valores nominales. EL AUTOTRANSFORMADOR Estos dispositivos se construyen con el mismo núcleo que los transformadores pero con un solo devanado y una conexión intermedia. Los autotransformadores al igual que los transformadores pueden ser:  Reductores  U2 < U1  Elevadores  U2 > U1
  6. 6. rt   6 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I EL AUTOTRANSFORMADOR DE REGULACION Son dispositivos empleados para obtener una tensión variable mediante un sistema capaz de ir poniendo en conexión las diferentes espiras del bobinado principal. Se construyen con contactos deslizantes o con contactos fijos seleccionados mediante un conmutador múltiple rotativo. Figura 7: Autotransformador de Regulación. EL AUTOTRANSFORMADOR EN VACIO Trabaja en vacío cuando está conectado el primario y el circuito secundario está abierto. En este caso, al igual que en el transformador, circula por el devanado primario, una corriente I1 para mantener el flujo en el circuito magnético. Figura 8: Autotransformador en vacío. La relación de transformación será: E 1 2 1 2 E N N
  7. 7. 7 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I EL AUTOTRANSFORMADOR CON CARGA Trabaja con carga, cuando el secundario suministra una corriente, es decir cuando se le ha conexionado una carga. Entonces el primario absorbe de la red una corriente mayor que la de vacío, manteniéndose la relación. 2 1 1 rt   2 I I N N Figura 9: Autotransformador con carga.  EQUIPOS Y MATERIALES: Cantidad Descripción 01 Fuente de alimentación 01 Autotransformador 01 Vatímetro digital 05 Multímetro digital 01 Módulo resistivo Varios Conductores de conexión  PROCEDIMIENTO Parte 1 (Identificación de marcas de polaridad) 1. Marcar los transformadores proporcionados por el profesor como T1 y T2. 2. Escoger el transformador marcado con T1 y realizar un puente entre un terminal del primario y un terminal del secundario, colocar una marca en el lado donde no se ha realizado el puente, tal como la figura 10.
  8. 8. 8 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Figura 10 3. Conectar el lado primario a su tensión nominal, V1 V2 Vx 20.12 V 10.29 V 30.41 V De acuerdo al resultado obtenido, en qué lado del secundario colocaría la marca de polaridad, ¿En el lado del puente o en el lado libre?  En el lado del puente. 4. Repetir los pasos anteriores para el transformador T2. V1 V2 Vx 20.12 V 10.29 V 9.83 V Parte 2. Conexión de un transformador. 5. Realizar la conexión de la figura 2, 4 y 5 y anotar los resultados, tener cuidado con las marcas de polaridad, considerar el valor de R = 629 Ω para todos los casos.
  9. 9. 9 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I Comente los resultados obtenidos:  Al conectarse los transformadores en serie tienden a conservar su relación de transformación, mas cuando se conecta en paralelo- serie la relación de transformación se vuelve casi la unidad. Al conectarse en paralelo- paralelo el voltaje conserva su relación de transformación de 0.5, pero las corrientes no la conservan. En la conexión serie- paralelo el voltaje inducido en el lado de B.T es de una relación de ¼. Parte 3. Autotransformador 6. Identifique las conexiones del autotransformador con la ayuda de un multímetro. Figura 11 Conexión Conexión Conexión Conexión Serie /Serie Paralelo /Serie Paralelo /Paralelo Serie /Paralelo V1 220.4 V 220.1 V 220.4 V 220.4 V V2 105.1 V 212.5 V 110.5 V 54.87 V I1 91.6 mA 383.2 mA 61.1 mA 29.3 mA I2 170.1 mA 341.7 mA 78.9 mA 44.7 mA V1T1 107.9 V 220.3 V 220.4 V 110.7 V V1T2 110.5 V 219.2 V 219.9 V 110.5 V V2T1 52.9 V 107.1 V 110.5 V 55.45 V V2T2 54.05 V 108.1 V 109.2 V 50.12 v I1T1 86.3 mA 183.4 mA 67.1 mA 29.6 mA I1T2 92.7 mA 176.2 mA 61.2 mA 25.6 mA I1T1 153.8 mA 341.4 mA 79.2 mA 42.20 mA I1T2 155.3 mA 306.4 mA 78.1 mA 44.6 mA
  10. 10. 10 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 7. Implemente el circuito de la figura 3. Figura 12 8. Alimente el autotransformador con su tensión nominal y anote los valores en la siguiente tabla: V1 V2 I1 220.12 V 330.41 V 14.2 mA 9. Con los resultados anteriores calcule la relación de transformación del autotransformador: rt 1.50 10. Implemente el circuito de la figura, consultar con el profesor el valor de R y de V. Figura 13
  11. 11. 11 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 11. Aumente el voltaje desde cero hasta que se alcance el voltaje nominal (V) o los amperímetros indique la corriente nominal, luego anotar sus resultados en la siguiente tabla: V1 I1 V2 I2 221.4 V 0.67 A 329.4 V 0.46 A 12. Con los resultados anteriores calcule la potencia de paso: SD = V1.I1 SD = V2.I2 148.338 151.524 13. Calcule la potencia propia. SB = (V1- V2). I1 SB = U2. (I2 – I1) 72.36 69.17 CUESTIONARIO 1. ¿Investigue otros métodos para determinar las marcas de polaridad de un transformador y explique? Método del golpe inductivo: Si al cerrar el interruptor, el voltímetro marca dentro de la escala, significa que le fue aplicada a su borne (+) una tensión cuya polaridad era positiva con relación a su otro borne, esto quiere decir que el terminal del transformador conectado al borne (+) del voltímetro es la correspondiente a la terminal del devanado excitado conectado al borne (+) de la batería (polaridad sustractiva o colineal). Una deflexión en sentido contrario a la escala nos indicará que al borne (-) del voltímetro le fue aplicado un voltaje (+); luego la terminal conectada a este borne será la correspondiente al terminal (+) del devanado excitado (polaridad diagonal). 2. ¿De las conexiones de los transformadores (Figura 3, 4, 5 y 6), cual es el de uso más común en la industria? Se utiliza la conexión paralelo- paralelo.
  12. 12. 12 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I 3. ¿Por qué es importante determinar la potencia propia y la potencia de paso de un autotransformador? Básicamente para poder diseñar un autotransformador y de esta manera conocer sus límites permisibles en cuanto a la potencia aparente transformable y su potencia interna. 4. ¿Cuál es la relación que existe entre la potencia propia y la potencia de paso? La potencia de paso es el doble aproximadamente, siendo una la potencia interna del autotransformador y la otra la potencia aparente transformable del mismo. 5. Investigue sobre las aplicaciones de los autotransformadores de regulación y mencione 5 de ellas.  Para determinar la caída de la impedancia a plena carga en el autotransformador y aplicarlas en líneas de distribución.  Arranque de motores a voltaje reducido.  Como pequeños transformadores domésticos 220/127 V  Para arranque de motores asíncronos.  Para enlazar redes de media tensión con neutro aislado. 6. Busque y anote los datos de placa de un autotransformador comercial y de un transformador con los mismos voltajes de entrada y salida y potencia.¿ Compare las dimensiones, pesos y corriente de cortocircuito). TRANSFORMADOR
  13. 13. 13 LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I AUTOTRANSFORMADOR:  C mm 169  A mm 180  Perdidas Cortocircuito (W) 83  Perdidas Vacío (W) 24  P eso Kg. 12  B mm 104  Rendimiento % 97.4 En este caso el los dos poseen una potencia de paso de 3kVA y el autotransformador es mucho más pequeño y con mucho mayor eficiencia que el transformador. CONCLUSIONES  La eficiencia de los autotransformadores es mucho mayor debido a que poseen un solo núcleo y las pérdidas por histéresis son mínimas.  El transformador en la conexión paralelo – paralelo tiende a tener pérdidas mínimas en cuanto a voltaje y corriente de entrada y salida se refiere.  El autotransformador nos permite alimentar cargas que requieren mayor voltaje del permisible aceptado en un transformador. En esta imagen nos encontrábamos haciendo la prueba de polaridad a los transformadores.

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