Transformadores

2. Polaridad del transformador
3. Capacitiva del transformador
4. Conclusiones

Introducción

El uso de los transformadores en el campo domestico como en el industrial , cobran gran importancia ya que con ellos podemos cambiar la amplitud del voltaje, aumentándola para ser mas económica la transmisión y luego disminuyéndola para una operación mas segura en los equipos.

La mayor parte de los radios contienen uno o mas transformadores, así como los receptores de televisión, los equipos de alta fidelidad, algunos teléfonos, automóviles y en fin una gran variedad de artículos que para su funcionamiento es de vital importancia que posea un transformador.

Por tanto se hace necesario analizar detalladamente los fenómenos que ocurren con los cambios de polaridad en las bobinas de un transformador observando su comportamiento al sumarle o restarle voltaje a las bobinas de acuerdo a sus conexiones.

De manera similar la regulación de voltaje en el transformador se hace importante ya que con ella detallaremos las respuestas del transformador a diferentes cargas puestas en el.

Practica 2

Polaridad del transformador

Objetivos

* Determinar la polaridad de los devanados del transformador.

* Aprender como conectar los devanados del transformador en serie.

* El Aprender como conectar los devanados en serie oponiendo.

Procedimiento

*1

a) Conecte el voltímetro variable 0-20V DC, a la salida de la fuente en los terminales 7 y N.

b)Encienda la fuente y lentamente ajústela a 2.5V DC.

c) Sin tocar el control de voltaje, apague la fuente y desconecte.

d) Usando su transformador EMS, Fuente de poder y él modulo de multimetro en DC, conecte el circuito mostrado en la figura, note que el voltímetro de 20V DC es conectado entre los terminales 3y 4.

G2-2

e) Note el cambio del voltímetro en el momento en que usted cierra el interruptor. Si el voltímetro momentáneamente cambia hacia la derecha, luego los terminales 1 y 3 tienen la misma polaridad. (terminal 1 es conectado al positivo de la fuente y el terminal 3 es conectado al positivo del voltímetro).

f) Cuales de los terminales son positivos entre los devanados 1 a 2 y 3 a 4 ?

Rta: los terminales positivos son 1 y 4

g) Desconecte el voltímetro de los devanados 3 a 4 y conéctelo entre 5 y 6.

Repita e).

h) Cuál de los terminales son positivos entre los devanados 1 a 2 y 5 a 6?

Rta: los terminales positivos son 1 y 6

i) Retorne el voltaje a cero y apague la fuente.

2. En este proceso vera el efecto de conectar dos devanados de un transformador en serie y la importancia de la polaridad.

a)Usando él modulo EMS de voltímetro AC, conecte el circuito mostrado en la figura. Note que los terminales 1 y 5 están conectados por un corto.

b) Encendiendo la fuente y ajustándola exactamente en 104 V AC (la mitad del voltaje del devanado 3 a 4).

c) Mida y registre los voltajes a trabes de los siguientes terminales:

E1 a 2 = 60.1 Vac.

E5 a 6 = 60.2 Vac.

E2 a 6 = 2 mVac.

G2-3

d) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente.

e) Remueva la conexión entre los terminales 1 y 5. Haga corto entre 1 y 6 y conecte el voltímetro entre los terminales 2 y 5. como se muestra en la figura

G2-4

f) Encienda la fuente y ajuste para 104V AC exactamente.

g)Mida y registre los voltajes a trabes de los siguientes terminales:

E1 a 2 = 59.8 Vac.

E5 a 6 = 59.8 Vac.

E2 a 6 = 120 Vac.

h) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente.

i) Explique él porque el voltaje con dos devanados en serie es aproximadamente cero en un caso y cerca de 120V AC en el otro.

Sucede que cuando la polaridad en las bobinas es invertida da como resultado aproximadamente cero (0 v) ya que estas restan el flujo entre sí.

Y en el caso contrario se suman, dando como resultado la suma del voltaje de cada bobina, en este caso 120 Vac.

j) Cuales terminales tienen la misma polariad ?

Rta: los terminales positivos son 1 y 6

3

a) Considere el circuito mostrado en la figura. Note que los devanados 3 a 4 están conectados a la fuente de 104V AC. No conecte el circuito todavía.

G2-5

b) Cuál debería ser el voltaje inducido entre los devanados 1 y 2?

Rta: 60 Vac.

c) Si los devanados 1 a 2 son conectados en serie con 3 a 4, cuales posibilidades de salida de voltaje podría obtener?

Rta: 60 Vac, 164 Vac y 104 Vac.

d) conecte el circuito mostrado él la figura y ponga los devanados en series uniendo 1 y 3.

e) Encienda la fuente y ajuste a 104V AC. Mida y anote el voltaje entre las terminales 2 y 4.

Rta: 44 Vac.

f) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente.

g) Remueva la conexión entre 1 y 3 y una los terminales 1 y 4.

h) Encienda la fuente y ajuste para 104V AC. Mida y registre el voltaje entre 2 y 3 y entre 1 y 2.

Rta: E2 a 3 : 164.5 Vac. E1 a 2 : 60.1 Vac.

i) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente.

j) Los resultados de e) y h) comprueban su predicción en c)?

Rta: Sí porque al haber identificado la polaridad para cada bobina, podemos predecir si el voltaje serie de salida estaría restándose o sumándose, y así notificaremos que la teoría concuerda con la practica.

k) Cuales terminales tienen la misma polaridad?

Rta: pudimos concluir que los terminales 1, 4 y 5 tienen polaridad positiva y en contrario 2, 3 y 5 polaridad negativa.

PONGA A PRUEBA SU CONOCIMIENTO.

Asumiendo que usted tiene la fuente encendida a 120 Vac y que el devanado en el modulo del transformadores desarrolla el cambio de voltaje, muestre en el espacio propuesto, como conectaría los devanados para obtener el correspondiente voltaje.

1. 120 Volts. b) 88 volts.

c) 180 volts. d) 92 volts.

PRACTICA 3

capacitiva DEL TRANSFORMADOR

OBJETIVOS

*Estudiar la capacitiva del transformador con cargas variables.

• Estudiar la capacitiva de voltaje con carga inductiva y capacitiva.

PROCEDIMIENTO

1. Usando su transformador EMS, fuente de poder, resistencias variables y él modulo de medición AC, conecte el circuito de la figura.

G3-2

2

a) Coloque todos los interruptores del modulo de resistencia variable en su posición para carga cero.

b) Enciendan la fuente y ajuste para 120V AC para el voltímetro indicado de E1.

c) Mida y registre en la tabla la corriente de entrada I1, la corriente de salida I2, y el voltaje de salida E2.

d) Ajuste la carga resistiva ZL a 240Ω. Asegϊrese que el voltaje de entrada sea de 120 V AC. Mida y anote I1, I2 y E2.

e) Repita d) para cada valor de la lista en la tabla.

f) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente.

3

a) Calcule la regulación de voltaje del transformador usando los voltajes de salida sin carga y a plena carga de la tabla.

Rta: SR = (Vnl – Vfl )/Vfl*100%.

Sacando un promedio para un E2 a plena carga =116.25 Vac y teniendo que E2 en vacío o sin carga =120Vac obtenemos que la regulación de voltaje es: SR = 3.22 %

b) El devanado primario produce un VA igual a un VA producido en el devanado secundario para cada valor de carga resistiva de la tabla?

Rta: No porque sí tenemos en cuenta las perdidas en el transformador, estas se ven, mayormente reflejadas en la corriente del devanado primario, de tal forma que la potencia vista en el devanado primario resulta ligeramente mayor que ala vista en el devanado secundario así mismo lo podremos notificar observando los valores de corriente y voltaje registrados en el ejercicio anterior.

4

a) Repita el procedimiento del paso 2 usando el modulo de inductancia variable en lugar de la carga resistiva.

b) Anote sus mediciones en la tabla

5

a) Repita el procedimiento del paso 2 usando el modulo de capacitan cía en lugar de la carga resistiva.

1. ZL	I2	E2	I1
   Ω	[A] AC	[V] AC	[A] AC
   ∞	0	119,8	0
   240	0,5	122,7	0,5
   120	1,4	128,4	1,4
   80	1,6	129,5	1,6
   60	2	131,4	2
   30	4,3	142	4,3

   6 Ahora construirá una curva de voltaje de salida E2 vs corriente de salida I2 para cada tipo de carga.

   a) Dibuje sus valores registrados de E2 (a cada valor de I2 anotado en la tabla de carga resistiva)

   

   b) Trace una curva lisa a trabes de los puntos obtenidos. Marque esta curva como "carga resistiva"

   c) gráfica para las cargas inductivas.

   

2. Anote sus mediciones en la tabla.
3. gráfica para las cargas capacitivas.

Pruebe su conocimiento

1 Explique por que la salida de voltaje aumenta cuando la capacitancía es usada.

Rta: Podemos analizar el circuito LC en el cual L es la inductancia del devanado secundario el cual es constante, pero ala vez está C que es la capacitancía variable (carga). El solo hecho del análisis conceptual sabemos que C tiene un tipo de descarga natural exponencial. Y ahora como hay un d/dt muy pequeño por motivo de la frecuencia de señal entrante, esto nos arroja como resultado un voltaje E2´ + EC.

Y entonces así por tal razón el voltaje no disminuye con la carga, si no lo mantiene y alimenta.

2. Un transformador tiene baja impedancia (R y X pequeños):

a) Que efecto produce esto en la regulación?

Rta: Con una baja impedancia se tiene que las perdidas disminuirían así mismo por tal razón tendería a comportarse como un transformador ideal. El cual posee una R y X. Igual a cero el cual da una la regulación es igual a cero (por ser ideal). entonces si tenemos un R y X pequeños, el porcentaje de regulación también tendera a ser pequeño. Acercándonos al modelo ideal

b) Que efecto produce en la corriente de corto circuito?

Rta: Con un R y X pequeñas y sí el transformador esta trabajando con un voltaje inducido nominal, En un corto circuito la corriente se disparara de tal forma que ocasionara daños en el transformador.

3.Transformadores muy grandes a veces son diseñados para no tener optimas propiedades de regulación en comparación a otros circuitos de tamaño razonable. Explique.

Rta: esto es fácil de entender a sumiendo así: si en un sistema hay uno o varios transformadores muy grandes lógicamente se puede deducir que hay manejo de alta potencia, solo imaginemos que por un simple accidente ha ocurrido un cortocircuito, entonces como por simple analogía sabemos que I=V/R, entonces si la impedancia es muy baja esta me produce un v regulación bajo, pero tendríamos que en el corto circuito la corriente seria demasiado grande, la cual ocasionaría daños desastrosos para el sistema , lo cual indica que por diseño es preferible una impedancia R y X alta para que en dado caso el resultado no sea tan catastrófico.

4. El transformador se calentara aproximadamente lo mismo para cargas resistivas, inductivas o capacitivas dentro del mismo nivel de VA? Explique.

Rta: Sabemos que el calentamiento en una maquina o elemento eléctrico viene dado por la cantidad de potencia disipada, en este caso la resistencia tiene una impedancia real, y al contrario de la capacitancía y inductancia estas tienen componente real y compleja. En el cual esto no quiere decir que porqué estas tengan componente real o imaginaria no induzcan y produzcan perdidas, pues estas también hacen de una ú otra forma generar corriente, que sí se inducen en el devanado del transformador la cual también generan perdidas en si mismo, las cuales se compone calor en el transformador.

Conclusiones:

Pudimos deducir que los resultados numéricos teóricos no esta tan distantes de la realidad, sino que solo existen pequeñas diferencias producidas por ciertas perdidas que en muchas ocasiones no se tienen en cuenta a la hora de analizar las respectivas respuestas puesto resultaría muy complicado tener en cuenta esas perdidas, además se pudo aplicar la identificación de la polaridad de los devanados del transformador, comprobando así los conceptos teóricos con la practica.

Por:

NANCY BERMÚDEZ

OSCAR CRISTANCHO

MIGUEL ANGEL REYES

GERMAN RANGEL

RIGOBERTO HERNANDO OLARTE

ING Mecatronico.

BUCARAMANGA – SANTANDER – COLOMBIA

ING: JULIO OSPINO

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS

FACULTAD DE INGENIERIA MECATRONICA

LABORATORIO DE MAQUINAS

05-03-2003