Parámetros eléctricos del transformador monofásico

Tensión primaria: es la tensión a la cual se debe alimentar el transformador, dicho en otras palabras, la tensión nominal (V1n) de su bobinado primario. En algunos transformadores hay más de un bobinado primario, existiendo en consecuencia, más de una tensión primaria.

Tensión máxima de servicio: es la máxima tensión a la que puede funcionar el transformador de manera permanente.

Tensión secundaria: si la tensión primaria es la tensión nominal del bobinado primario del transformador, la tensión secundaria es la tensión nominal (V2n) del bobinado secundario.

Potencia nominal: es la potencia aparente máxima que puede suministrar el bobinado secundario del transformador. Este valor se mide en kilovoltioamperios (kVA).

Relación de transformación (Rt): es el resultado de dividir la tensión nominal primaria entre la secundaria.

Intensidad nominal primaria (I1n): es la intensidad que circula por el bobinado primario, cuando se está suministrando la potencia nominal del transformador. Dicho en otras palabras, es la intensidad máxima a la que puede trabajar el bobinado primario del transformador.

Intensidad nominal secundaria (I2n): al igual que ocurría con la intensidad primaria, este parámetro hace referencia a la intensidad que circula por el bobinado secundario cuando el transformador está suministrando la potencia nominal.

Tensión de cortocircuito (Vcc): hace referencia a la tensión que habría que aplicar en el bobinado primario para que, estando el bobinado secundario cortocircuitado, circule por éste la intensidad secundaria nominal. Se expresa en porcentaje.

Parámetros eléctricos del transformador trifásico

            I.     Objetivo:

Determinar la impedancia interna de un transformador trifásico así como su   reactancia por unidad.

Investigar cómo se determinan las constantes generales de un transformador.

           II.    Introducción teórica:

Un transformador puede ser representado al igual como una línea de transmisión por un cuadripolo definido por sus constantes generalizadas.

Aquí se cumple:

U_S = AU_R + BI_R

I_S = CU_R +DI_R

Las constantes generalizadas pueden determinarse por pruebas de vacío y cortocircuito del transformador. Las pruebas anteriores también dan origen a un circuito equivalente por fase del transformador trifásico, tal como:

         III.    Equipo y material a utilizar:

01 Transformador trifásico LN

01 Vatímetro trifásico

02 Voltímetros digitales

01 Pinza amperimétrica

01 Fuente de tensión alterna variable (erfi)

Conductores de conexión

         IV.    Procedimiento:

Advertencia: Cuidado, el nivel de tensión con que va a trabajar puede ser peligroso.

Preste atención a lo que está haciendo.

Cuidado con las escaleras de los instrumentos.

Llame al profesor antes de energizar el circuito.

A)  Ensayo en vacío

1.    El transformador que va a utilizar posee TAPS que deben de ser cambiados solo si el transformador esta desconectado del sistema. Anotar los datos de placa del transformador.

Marca:....................................  Lucas Nuelle

Serie:.....................................  SE-2666-9U

Modelo:.................................. 

Potencia:................................  1800 VA

Frecuencia:............................  50 Hz

Tensión primaria:...................  400 V

Corriente primaria:.................  4A

Tensión secundaria:..............   4A

Corriente secundaria:............   4A

Conexión:............................... DELTA

2.    Armar el circuito de la figura N°3:

3.    La prueba se va a realizar por el lado de los TAPS del transformador trifásico.

4.    Se elegirán tres TAPS diferente; de voltajes elevados para realizar el ensayo.

5.    Medir la corriente, potencia y tensión del primario así como también la tensión del secundario.

Tabla N°1
Transformador
TAPS	U secundario	I secundaria	Potencia	U primario
1 (188V)	184,4	118 mA	20 W	218
2 (220V)	215,4	117 mA	20 W	217,3
3 (244V)	238,6	99 mA	20 W	216,7

6.      Reduci

7.      Utilizar un conductor de sección adecuado y forrado, hacer contacto entre cada fase y tierra, y entre fase y fase, para eliminar así la energía almacenada en el transformador luego de haber sido energizado.

B)  Ensayo en cortocircuito:

1.     Para el ensayo de cortocircuito se debe calcular las corrientes nominales de cada lado del transformador trifásico.

Transformador modelo:........

Potencia:..............................    1,8 KVA

Lado  372  V        I nominal =   2,79 A

TAPS

  18     V        I nominal = 5,53 A            = 4,7 A

  220   V        I nominal = 4,72 A            = 4,01 A

   244  V        I nominal = 4,26 A            = 3,62 A

2.     Armar el circuito de la figura N°4:

3.     Se va a cortocircuito el lado de los TAPS en los transformadores y la alimentación para el ensayo se realizará por el otro bobinado.

4.     Incrementar la tensión lentamente desde cero, utilizando la fuente de tensión regulable, hasta obtener un 85% de la corriente nominal del transformador para cada TAPS y se va a medir las corrientes tanto en el lado primario como secundario de los transformadores así como la tensión de corto circuito primaria y la potencia primaria.

Realizar las medidas de seguridad

5.     No se olvide de reducir la tensión a cero, apagar la fuente y descargar el transformador antes de efectuar el cambio de TAPS.

Tabla N°2
Transformador
TAPS	U .cc primario	I primaria	Potencia	U secundaria
1 (4,7 A)	18,37	5,53 A	167 W	4,63
2 (4 A)	16,35	3,99 A	108 W	3,94
3 (3,6 A)	15,75	3,12 A	81,8 W	3,43

6.     Reducir el voltaje a cero y desconectar la fuente.

          V.    Cálculos:

1.  Utilizando los datos de la tabla N°2 determinar la impedancia equivalente del transformador así como sus componentes para un TAP dado.

TAP elegido: 220V

Z.equiv. =  Vcc / Icc = 16,37 / 3,94 = 4,15

           

R.equiv. =  Pcc / 3(Icc x Icc) = 108 / 3(3.94 x 3.94) = 2,32

X.equiv. =  ((Z.equiv.x Z.equiv.) – (R.equiv. x R.equiv.))1/2 = 3,44

2.  Determinar la reactancia en por unidad del transformador ensayado.

Z.base = (Ub x Ub) / Sb = (400x400)/1800 = 88,89

X.p.u. =  Xequiv. / Zb  = 3,44 / 88,89 = 0,039

3.  En base a los datos de la tabla N°1 determinar la admitancia de excitación  así como sus componentes, para el mismo TAP elegido anteriormente.

Y.equiv. =  1 / Z.equiv. = 1 / 1857,26 = 0,000538

G.equiv. =  1 / R.equiv. = 1 / 487 = 2,05 Ω

B.equiv. =  1 / X.equiv. = 1 / 1792,27 = 0,000556

*Zequ.= 1857,26

*Requ.= 487

*Xequ.= 1792,27

Tener presente que:

Se ha determinado la impedancia equivalente del transformador referido al lado en delta del transformador y la admitancia equivalente del circuito de excitación referido al lado estrella del transformador.

4.  Determinar el circuito equivalente monofásico del transformador ensayado para el TAP elegido.

Posibles cálculos:

Fórmulas	Valores	Resultados
R.p.u. = Rr / Zb X.p.u. = Xr / Zb G.p.u. = Gr / Yb B.p.u. = Br / Yb	R.p.u. = 2,319 / 88,89 X.p.u = 3,44 / 88,89 G.p.u = 2,05 / 0,0112 B.p.u. = 0,000556 / 0,0112	R.p.u. = 0,026 X.p.u = 0,39 G.p.u = 0,183 B.p.u. = 0,049

5.  Reemplazar los dados obtenido en el siguiente circuito:

          VI.    Aplicaciones:

1.  Desarrollo el siguiente caso:

Un transformador de distribución de 50 KVA, 13.8/0.208 KV conectado en Δ-Y tiene una resistencia de 1% y una reactancia de 7% por unidad.

2.  Conexiones en transformadores trifásicos.

3.  Características de la conexión V-V (Delta abierto trifásico), usos y aplicaciones de este tipo de conexión.

4.  Desarrollo y explicación del sistema por unidad para transformadores trifásicos.

5.  Investigue como se realizan los ensayos para determinar las constantes generales de un transformador (A, B, C, D) y que formulas se emplean en base a los datos de estos ensayos.

       VII.    Observaciones y conclusiones:

Observaciones:

·         Se observó que es de vital importancia, los datos de placa de un motor.

·         Observamos que para alimentar en el circuito de la fig. Nº3 era por el lado de tensión en baja.

·         Observamos que nuestro transformador poseía 4 Taps que nos daban diferentes tensiones con las que se podía trabajar.

·         Observamos que el primario del transformador se encontraba conectado en Delta.

·         Observamos que el secundario del transformador está conectado en Estrella con Neutro  accesible.

·         Se observo que en la FIG 4, se alimentaba por el lado de alta tensión.

·         Observamos que era necesario medir potencia, corriente y tensión por lo que utilizamos el fluke 43B que nos da todos estos valores.

Conclusiones:

·         Se concluye que en el primer circuito la tensión en el secundario no es constante, y que varía muy poco en los valores medidos.

·         También concluimos que la corriente en el secundario conforme se va cambiando de tap, y va aumentando la tensión, nuestra corriente va disminuyendo, así como nuestra potencia que se mantiene constante.

·         Se concluye que la tensión en el primario si esa constante, ya que nos está dando los valores de la tensión inyectada por la fuente.

·         Concluimos que para el ensayo en corto circuito hallamos las corrientes nominales por la ecuación:

Con la cual a partir de estos valores, le sacamos el 85% de s valor, par que al iniciar el energizado no dañemos el transformador.

·         Se concluye que para energizar el trafo, todo depende de la corriente secundaria, ya que esta es la que nos da a que tensión se está  trabajando, así que en los datos de tensión de cortocircuito tuvimos valores, muy bajos como 18v-15v.

·         Concluimos que la corriente primaria era un poco variable ala de la secundaria, y que la potencia al disminuir corriente, esta también disminuía.

·         Se concluye que para hacer los cálculos escogimos el Tap :220v, y para hallar datos como impedancia equivalente, resistencia equivalente, y reactancia equivalente se utilizaron los valores medidos en cortocircuito.

Por último concluimos que para determinar los últimos cálculos en pu, previamente se tuvieron que realizar cálculos pero con los datos de vacío como impedancia, conductancia y suceptancia, los cuales fueron hallados por (impedancia equivalente, resistencia