UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICALABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA DE POTENCIA INFORME CURSO: Laboratorio de Máquinas Eléctricas Estáticas– ML223 A PERIODO ACADÉMICO: 2014-II EXPERIMENTO: El transformador trifásico tipo en aceite REALIZADO POR: García Vásquez, Andy Steven Grandy Gonzales, Emilio Roger Salas Cárdenas, Pablo Cesar Oré Diaz, Deivis Mundaca Malca, Alex 20111300G 20112601K 20111248E 20100164J 20100125D FECHA DE LABORATORIO REALIZADO: Lunes 10/11/2014 EXPERIMENTO DIRIGIDO POR: Ing. Bernabé Alberto Tarazona Bermúdez ENTREGA DEL INFORME: Lunes 17/11/2014 INFORME CALIFICADO POR: Ing. Bernabé Alberto Tarazona Bermúdez Lima, Noviembre del 2014 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO TIPO SECO 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Índice I. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 3 II. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 4 III. FUNDAMENTO TEÓRICO ......................................................................................................... 5 IV. MATERIALES: ........................................................................................................................... 9 V. PROCEDIMIENTO: ...................................................................................................................... 12 VI. CUESTIONARIO ...................................................................................................................... 16 VII. OBSERVACIONES ................................................................................................................... 40 VIII. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 40 IX. RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 40 X. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................ 41 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS I. INTRODUCCIÓN En el presente laboratorio denominado TRANFORMADOR TRIFASICO EN ACEITE, nos planteamos los objetivos de la guía. Como fundamento teórico nos centramos en el uso de este tipo de transformador y también su comparación frente a los transformadores trifásicos en seco. A este transformador le realizamos las pruebas de relación de transformación, resistencia de arrollamientos, vacío y corto. De estas pruebas, verificamos los datos respecto al Protocolo de pruebas otorgado por el fabricante, Promelsa, el 21 de diciembre del 2012. Asimismo realizamos pruebas de carga al transformador para poder hallar su performance. Finalmente presentamos unas observaciones, recomendaciones y conclusiones de este tipo de transformador. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 3 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS II. OBJETIVOS Realizar la prueba de vacío y de cortocircuito en el transformador trifásico (3Ø) en aceite para determinar los parámetros del circuito equivalente del transformador Determinar las pérdidas en el hierro y en el cobre, que ocurren en el transformador. Hallar el rendimiento del transformador. Familiarización con el transformador trifásico refrigerado con aceite, relacionado a las formas de conexión posibles y diferencias entre ellas. Identificación de bornes homólogos (igual polaridad relativa). Pronosticar el comportamiento del transformador trifásico bajo carga, utilizando el circuito equivalente. Determinación de las características de regulación. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 4 13. 4. 5. 11. 6.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS III. 2. 8. 3. 9. Tanque conservador de aceite Aisladores pasa tapa de MT Aisladores pasa tapa de BT Placa característica Válvula para drenaje y toma de muestras de aceite Deshumedecedor Indicador de nivel de aceite Conmutador con mando exterior Termómetro Orejas de izaje Tanque de aceite Borne de puesta a tierra Bases con canal U para fijación TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 5 . FUNDAMENTO TEÓRICO TRANSFORMADOR EN ACEITE: Este tipo de transformador tiene la característica de que su refrigeración se hace utilizando aceite dieléctrico. 7. 12. 10. Sus partes básicas son las siguientes: 1. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 6 . en su instalación. el aceite se colecte y se recoja en dicho depósito. y por tanto el riesgo de incendio con desprendimiento elevado de humos. es de 140 ºC. por ejemplo. Pueden instalarse a la intemperie. Mejor control de funcionamiento. Menores pérdidas de vacío. presentan también un pozo o depósito colector. que consiste en unas rejillas metálicas cortafuegos. Según la norma UNE. Mayor resistencia a las sobretensiones. es la relativamente baja temperatura de inflamación del aceite. y en ocasiones. Pueden ser diseñados para mayores potencias que los secos (estos solo se diseñan hasta 36kV y 15MVA) Sin embargo. Actúan pues como apaga llamas o cortafuegos en forma similar a las mencionadas rejillas metálicas. también presenta algunas desventajas: La principal desventaja. El riesgo de incendio obliga también a que las paredes y techo de la obra civil del CT sean resistentes al fuego. En la actualidad su precio es del orden de la mitad que el de uno seco de la misma potencia y tensión. impiden que la llama llegue a la caja del transformador y le afecte (efecto cortafuegos). a fin de que. Las ventajas que estos presentan frente a los transformadores secos son: Menor costo unitario. como mínimo. al pasar por las mismas. cuando la haya. o.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Algunos transformadores. por fisuras o rotura en la caja del transformador. de capacidad suficiente para la totalidad del aceite del transformador. Este depósito colector representa un incremento significativo en el coste de la obra civil del centro de transformación (CT). En la embocadura de este depósito colector acostumbra a situarse un dispositivo apaga llamas para el caso de aceite inflamado. una cierta invalidación de la planta inferior a la del CT. estas rejillas metálicas cortafuegos o apaga llamas se sustituyen por una capa de piedras por entre las cuales pasa el aceite hacia el depósito colector. Menor nivel de ruido. Buen funcionamiento en atmósferas contaminadas. en caso de fuga de aceite. y a las sobrecargas prolongadas. En muchas ocasiones. el valor mínimo admisible de la temperatura de inflamación del aceite para transformadores. las cuales producen la auto extinción del aceite. este último es un carcinógeno. aunque se trate de transformadores herméticos. debido al envejecimiento del aislamiento de los arrollamientos. Hay dos tipos de estos aceites: Tipo I y Tipo TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 7 . sin contacto con el aire.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Debe efectuarse un control del aceite. en los transformadores en baño de aceite. que en la clasificación de los aislantes para transformadores figuran comprendidos en la «clase A». pues ésta disminuye mucho con el contenido de agua (humedad). y de su acidez (índice de neutralización). los aislantes de los arrollamientos acostumbran a ser de substancias orgánicas tales como algodón. En efecto. Tipos de aceite: Líquidos PCB: En la década de 1970. Se compone de varios átomos de cloro unidos a anillos benceno. como mínimo de su rigidez dieléctrica. Según la Agencia de Protección Ambiental. y para servir como un refrigerante. Aceite moderno de transformadores: El aceite de transformadores que se utiliza hoy en día es el aceite mineral norma ASTM D3487. que es estable y que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Asimismo. Estos se utilizan en el lleno de aceite del transformador para aislar. favorecen activamente el deterioro de los aislantes sólidos de los arrollamientos. o líquidos de PCB (por sus siglas en inglés). lo que incrementa los costos de instalación y de mantenimiento. generalmente. en resumen. la presencia del aceite y sus riesgos implican. puede producirse un incremento en su contenido de humedad. Este aceite era un agente de enfriamiento ideal para transformadores cerrados debido a su alto punto de ebullición. pues está sujeto a un inevitable proceso de envejecimiento que se acelera con el incremento de la temperatura. los líquidos de PCB se prohibieron en Estados Unidos en 1979. seda. que por oxidación aparecen en el aceite. Como se aprecia. suprimir la corona y el arco. papel y análogos. un aceite mineral altamente refinado. con fines de refrigeración. ACEITE DE TRANSFORMADOR El Aceite para Transformadores o Aceite Aislante es. Se rigen mediante la norma IRAM 2026. desprende agua que va al aceite. un mayor mantenimiento y construcciones dedicadas. ya que los ácidos orgánicos. los transformadores montados en interiores usaban bifenil policlorinatado. Esto obliga a una labor de mantenimiento con controles periódicos del aceite. sus propiedades aislantes eficaces y su estabilidad química. ya que la degeneración de la celulosa. Grandes piezas de equipamiento siguieron utilizando líquidos PCB hasta diciembre del 2000. 99 grados Fahrenheit (146.5 grados centígrados) y no pueden tener puntos de anilina debajo de los 76 grados centígrados. La mayor diferencia es en el contenido de inhibidor de oxidación. El aceite de Tipo I no puede tener más del 0.9 KVA. es de 294.3% de lodo por masa. El punto mínimo de detonación. El aceite Tipo I se utiliza en equipos que no requieren mucha resistencia a la oxidación. mientras que el de Tipo II ofrece una mayor protección contra la oxidación. Sus puntos de derrame no pueden ser superiores a -40 grados Fahrenheit (-4. o la temperatura en la cual un líquido puede vaporizarse en una forma de combustible. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 8 . Estándares de aceites minerales Tipo I: El aceite Tipo I es similar en muchas formas al aceite de Tipo II.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS II.08% de la sustancia inhibidora. El aceite Tipo I puede tener un máximo de 0.3 por ciento de inhibidores de oxidación. mientras que los aceites de Tipo II pueden tener un máximo de 0. Estándares de aceites minerales Tipo II: Según la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales. los aceites de Tipo II pueden tener no más del 0.11 grados centígrados).2%. mientras que el aceite de Tipo II sólo puede tener un máximo de 0.3%. Debe tener una rigidez dieléctrica de al menos 29. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS IV. 460/220V AUTOTRANSFROMADOR TRIFÁSICO(VARIAC) TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 9 . MATERIALES: TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Dy5 : de 5 KVA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS MULTÍMETRO DIGITAL ANALIZAR TRIFÁSICO CARGA RESISTIVAS (FOCOS) TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 10 . UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS CONDENSADORES DE 20 uF MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 11 . Medir y anotar las resistencias de los bobinados de los lados de alta y baja del trasformador. anotar sus datos de placa e identificar sus partes principales. Método del voltímetro-amperímetro a) Prueba de Relación de Transformación Conectar el autotransformador (variac) al lado de baja tensión del transformador. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 12 . luego regular el voltaje de salida del autotransformador empezando de 230 y disminuyendo cada 10 voltios hasta 190 voltios. anotar el voltaje en el lado de alta tensión del transformador. anotar Temperatura ambiente. PROCEDIMIENTO: Verificar las características físicas del transformador trifásico en aceite.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS V. se realiza aplicando la tensión de cortocircuito a uno de los devanados. Con el circuito del ensayo desenergizado . El ensayo de cortocircuito necesario para determinar las pérdidas en el cobre. asimismo. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 13 . cortocircuitar los bornes de baja tensión de acuerdo a la figura mostrada. manteniendo cortocircuitado el otro.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS b) Prueba de Vacío: Alimentar el lado de baja tensión con 220 voltios y dejar abierto los bornes de alta tensión de acuerdo a la siguiente figura: Anotar las lecturas indicadas por los instrumentos de medición. ya que con estos valores se determinará los parámetros de vacío. c) Prueba de Cortocircuito: Previamente calcular las corrientes nominales de alta y de baja tensión del transformador trifásico. conectar el lado de alta tensión del transformador al autotransformador trifásico (Variac) y regular este último a un voltaje tal que se obtenga la corriente nominal en el lado de alta tensión. acusada por el amperímetro.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Tal como se vio en el ensayo para transformadores monofásicos. conectamos la carga balanceada: TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 14 . para determinar el rendimiento no hay más que conocer la potencia normal secundaria y aplicar la siguiente fórmula: Dónde: : es la potencia total trifásica para el secundario. Y una vez que conocemos las pérdidas totales en el hierro y en el cobre de nuestro transformador trifásico. en watts : son las pérdidas totales en el hierro : son las pérdidas en el cobre d) Prueba con carga: Acoplamos el interruptor trifásico a la entrada del transformador siguiendo un orden de secuencia establecido (Ejemplo: RST) mostrado esquemáticamente en la figura siguiente: . hay que aplicara al primario una tensión reducida.Con el circuito anterior desenergizado. El vatímetro indica la potencia que absorbe una fase del transformador con secundario en cortocircuito. que se gradúa de manera de tener en el secundario la carga normal. Las pérdidas totales en el cobre se calculan multiplicando esa lectura por 3. . factor de potencia consumida por la carga. asimismo. 01 motor eléctrico trifásico . medir las corrientes y voltajes de línea y de fase en el primario y secundario.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Resistencias o focos incandescentes iguales conectadas en delta y/o estrella. medir potencia. condensadores y 01 motores eléctrico.Se deben conectar los focos incandescentes para obtener 4 diferentes % de la intensidad nominal secundaria. es decir. Para cada caso medir potencia. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 15 . asimismo. luego.Armar una carga trifásica desbalanceada que contenga focos incandescentes. Condensadores iguales conectadas en delta y/ o estrella. medir las corrientes y voltajes de línea y de fase en el primario y secundario. con diferentes índices de carga a fin de evaluar posteriormente bajo que índice presenta una mayor eficiencia. factor de potencia consumida por la carga. 7 v-w 198.0898 2.9 418 422 419.0872 2.0820 2.6 440 437.3000 u-v 191.0940 2. Tabla de datos de la prueba de relación de transformación para cada voltaje de línea del transformador.0000 Relación de transf 2.0822 2.3667 u-v 209.5 prom 219.2333 Vsal (V) U-V V-W U-W PROM U-V V-W U-W PROM U-V V-W U-W PROM U-V V-W U-W PROM U-V V-W U-W PROM 479.6 u-w 201.1 436.0000 437.0843 2.0933 2.0776 2.5 460.4 u-w 192 prom 191.0878 2. CUESTIONARIO Prueba de Relación de transformación (añadido) De la prueba de relación de transformación.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS VI.0988 2.6 v-w 218 u-w 220.1047 2.0934 2.0911 2. graficar la relación de transformación vs Voltaje de entrada y explicar los resultados.1000 457.0940 2.5 u-w 211.2 456.8 v-w 208.3333 u-v 219.7 u-w 231.8 481.0875 2.8000 u-v 200.0877 2.0865 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 16 .0834 2.3 458. Vref (V) 230 220 210 200 190 Vent (V) u-v 230.3000 398 397.5 prom 230.9000 417.1 prom 209.0887 2.5 399.5 480 483.5 401.6 prom 200.8 v-w 228.0805 2.3 v-w 190. 0 210.0934 2.0865 2. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 17 .0940 2.12% 0.0920 2.5333 201.0909 con un error admisible de +-0.1333 211.0930 2.21% Relación de Transformación Voltaje de entrada vs.0 Voltaje de entrada De la tabla tenemos que para el rango mostrado trabajamos con un porcentaje de error de relación de transformación admisible.0 200.0887 2. Voltaje entrada(V) Relación de Transformación RT 460/220 V 232.0909 2.0909 2.15% 0.18% -0.0 240.0 220.0910 2.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Tabulamos solo los datos promedios para sacar una gráfica.0900 2.6667 222.0860 180.0878 2.0 230.5000 191.5%.10% 0.0870 2.0909 2.0909 % Error 0.0 190.0333 2.0909 2.0890 2. Relación de Transformación 2. El valor de relación de transformación 2.0872 2.0880 2. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 18 .64 4.2517 V 6.620 4.2536 0. En cada arrollamiento también se implementa el circuito mostrado u-v.554 u-w 0.558 v-w 0.11 U-W 2.1 VR1 (V) 4. fue de 21oC.856Ω.11 V-W 2.30 a. Cercanos a los tomados por nosotros. U-V.554 2.2507 0.2507 0. u-w.9550 0.22416Ω y de alta de 0.m. Los datos del protocolo de prueba realizado por Promelsa el 21 de diciembre del 2012 a 20oC.640 PROMEDIO RESITENCIAS(Ω) 0.64 PROMEDIO RESITENCIAS(Ω) 0.1 VR1 (V) 4.62 4.9563 Lado de Alta R1 La temperatura ambiente de esta prueba realizada el 10 de noviembre del 2014 a las 11. V-W y U-W.9591 0.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Prueba resistencia de bobinados (añadido) Para la medida de las resistencias de los arrollamientos implementamos el siguiente circuito.11 2.1 R1 Varrollamiento(V) u-v 0. Lado de Baja V 5.8 Varrollamiento(V) U-V 2.9550 0.640 4. v-w. fueron de bobinado de baja 0. Tabla con resultados a temperatura garantizada.30471 RAT (Ω) 1.2517 P.285 Los errores son elevados pero también no coincidimos con la temperatura de ambas pruebas y también tenemos 2 años de diferencia de la prueba de Promelsa.717 12. RBT (Ω) 0. PROMELSA 0.15775 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 19 .22416 % ERROR 11.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Presentamos una tabla de nuestra prueba FIM UNI comparada con la de Promelsa para cuantificar nuestro error: RAT RBT P. Para hallar la resistencia a temperatura garantizada con nuestros datos utilizamos la siguiente formula. FIM UNI 0.9563 0.856 0. 353 v 1.2167 P(W) 148 Hallando los parámetros del circuito equivalente: Conductancia: Admitancia: Susceptancia: gBT(Ω^-1) 0.067 Intensidad(A) u 1. Prueba de Vacío.4 prom 221.009533 bBT(Ω^-1) 0.3 Resumen: Vn(V) 221. las pérdidas en el mismo y la eficiencia del transformador trifásico.009039 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 20 .003028 YBT(Ω^-1) 0.0667 Io(A) 1.8 u-w 220.123 prom 1.217 Potencias P(W) 148 Q(VAR) 459 fp 0. 1. Voltaje(V) u-v 224 v-w 218. Determinar los parámetros que representan el transformador real.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Prueba de vacío y de corto.174 w 1. 01 w 12.7 u-w 4.558 2.76 prom 12.414 78.078 1.6 v-w 2.790 P(W) 52.66 Vfase(V) 2.76 prom 12.790 fdp 0.4 prom 3.6 v-w 2.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Prueba de Cortocircuito.6 v 13.567 In(A) 12.540 suma P (W) Sfase(VA) 26. Voltaje(V) u-v 3.063 Resumen: Vo(V) 3.280 32.188 20.883 52.66 Los datos de potencia dados por el analizador de calidad son errados tomaremos el dato de fdp.567 Intensidad(A) u 12.6 v 13.63 Hallando los parámetros del circuito equivalente: Resistencia: Impedancia: Reactancia: TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 21 .567 Intensidad(A) u 12. los voltajes de línea y corrientes de fase para hallar la potencia activa.4 prom 3.7 u-w 4. Voltaje(V) u-v 3.01 w 12.790 Potencias P(W) 1163 Q(VAR) 1290 fp 0. Calculamos eficiencia a Temperatura garantizada 75oC. Temperatura 21oC 75oC ReqBT(Ω) 0.2819 Tabla de Perdidas. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 22 .063 64.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Parámetros de corto.0634 64.1211 0.281 Eficiencia del transformador trifásico para una carga nominal de fdp=1 Calculamos eficiencia a Temperatura 21oC. Pfe(W) PCU 21oC(W) PCU 75oC(W) 148 52.1211 Pn(CU) 52.1061 0.1310 ZeqBT(Ω) 0.1610 0.1784 XeqBT(Ω) 0. 7 u-w 109.217 u 0. Potencia consumida P0 (W) y corriente en vacío I0 (A) en función de la tensión de alimentación.1 164.7 Intensidad(A) u 1. Vref(V) 220 165 110 Voltaje(V) u-v 224 v-w 218.48 0.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS 2.280 prom 0.22 0.07 u-v 166.353 v 1.164 w 0. Del ensayo de vacío trazar las curvas del factor de potencia Cos θ (%).2 prom 110.318 u 0.62 Datos para las gráficas Voltaje de Alimentació(V) 221. Tabla de datos.32 0.123 prom 1.7 Factor de potencia 0.2 v-w 108.4 prom 221.16 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 23 .7 110.154 v 0.336 w 0.3 P(W) 45 Q(VAR) 81 S(VA) 93 fp 0.62 Potencia(W) Intensidad(A) 148 45 19 1.8 u-w 220.3 0.7 u-w 165.67 u-v 114.151 prom 0.9 v-w 161.4 prom 164.48 P(W) 19 Q(VAR) 24 S(VA) 31 fp 0.174 w 1.156 Potencias P(W) 148 Q(VAR) 459 S(VA) 482 fp 0.337 v 0. 20 1.60 0.0 230.0 Voltaje(V) VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN VS POTENCIA Potencia (W) 200 150 100 50 0 90.0 .0 170.8 0.40 Intensidad (A) 1.0 210.0 Voltaje(V) TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 24 230.0 170.0 190.0 150.0 130.0 110.0 230.0 190.6 0.0 Voltaje(V) VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN VS INTENSIDAD 1.20 0.4 0.00 0.40 0.0 150.0 130.0 130.0 210.0 170.0 110.0 190.0 150.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Factor de potencia VOLTAJE DE ALIMENTACIÓN VS FACTOR DE POTENCIA 0.0 210.2 0 90.00 90.0 110.80 0. 01 w 12.4 u-w 1.67 prom 12.68 Datos para las gráficas Voltaje de Alimentació(V) 3.07 12.619 v 6.6 2.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS 3.1 u-v 1.98 fp 0.60 S(VA) 33.69 0.06 Q(VAR) 59.3 Factor de potencia 0.3 Intensidad(A) u 12.86 S(VA) 14.343 6.26 S(VA) 78.66 0.343 u 6.4 prom 3.9 u-w 3.6 v-w 2.7 u-w 4.66 P(W) 23.578 Potencias P(W) 52.6 v-w 0.6 v 13.45 Q(VAR) 24.68 Potencia(W) Intensidad(A) 52.45 10.828 w 6. Del ensayo de cortocircuito graficar a partir de las lecturas la potencia consumida PCC (W).2 v-w 0.12 9.578 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 25 .801 w 8.56 Voltaje(V) u-v 3.286 prom 6. Tabla de datos.760 u 9.6 u-v 2.88 fp 0.9 prom 1.69 P(W) 10. Vref(V) 13.2 prom 2.06 23.07 Q(VAR) 10.1 1.81 fp 0. la tensión de la impedancia VCC (V) como funciones de la corriente de cortocircuito ICC (A).353 v 9.760 9.874 prom 9.81 6. 5 0 0 2 4 6 8 10 12 Intensidad(A) TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 26 14 .5 2 1.5 Voltaje (V) 3 2.5 1 0. TENSIÓN DE CORTO CIRCUITO 4 3.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS INTENSIDAD DE CORTO CIRCUITO VS. POTENCIA DE CORTO CIRCUITO 60 Potencia(W) 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Intensidad (A) INTENSIDAD DE CORTO CIRCUITO VS. 017 0.9100 148 52.063 64.9100 0.1061 0.4146 0. Asimismo calcular la eficiencia del transformador para estas condiciones: Datos: I(A) V(V) Cos(Ɵ) Sen(Ɵ) Req 21oC(Ω) Req 75oC(Ω) Xeq(Ω) 13.281 .1211 S(VA) α cos Pfe(W) PCU 21oC(W) PCU 75oC(W) Regulación: A 21oC: A 75oC temperatura garantizada: Eficiencia A 21oC: A 75oC temperatura garantizada: TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 27 5000 1 0.1216 127.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS 4.91 inductivo.1310 0. Calcular la regulación de tensión para una carga nominal con Cos θ = 0. algodón. Explicar el significado de cada una de las características de placa de este tipo de transformadores. c. Norma de fabricación: Norma bajo la cual se rige la fabricación del transformador. Corrientes nominales: Corriente de fase de plena carga que puede pasar por sus devanados. OFAF (Aceite y aire forzados) o OFWF (Aceite y agua forzados). trabaja y han sido calculadas sus pérdidas. seda.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Ensayo de carga: 1. o. Clorido de Polivinilo. Clase E: 120º C Polietileno de teraftalato (fibra de terileno. Número de fases: Si es monofásico o trifásico. en este caso. Nivel de aislamiento int. Calentamiento aceite/cobre: n. Clase de aislamiento térmico: Clase Y: 90º C Papel. film melinex) triacetato de celulosa Enamel-acetato-polivinilo TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 29 . Nivel de aislamiento int. sin impregnacion. Voltajes nominales: Voltajes para los cuales fue diseñado. Clase A: 105º C Igual a la clase Y pero impregnado. Frecuencia: Frecuencia de la red a la que debe trabajar el transformador para operar con condiciones de diseño. Potencia nominal: Potencia aparente máxima que el trasformador puede suministrar. f. Primario: i. ONAF: Oil Natural Air Forced (Aceite no forzado y aire forzado). Características de placa del transformador: a. Tcc 75°C: l. goma natural. k. d. e. Orden de fabricación: Es el número del pedido hecho a la empresa fabricadora o distribuidora de transformadores. m. g. Número de serie: Es el número único que identifica al transformador. Tipo de enfriamiento: Puede referirse a cualquiera de estos 4: ONAN: Oil Natural Air Natural (Aceite y aire no forzados). Grupo de conexión: Indica cómo está configurado el transformador ibnteriormente. h. b. mas nylon. Secundario: j. ya que soportan mejor ambas condiciones que uno en seco. Mecanita. Tipo/Marca del aceite: Indica las características del aceite dieléctrico con el que cuenta.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Clase B: 130º C Mica. Describir cada una de las partes de este tipo de transformadores. baquelita. Ceramicos. Clase H: 180º C Como los de clase B con algutinante resinoso de siliconas. 2. Vidrio. Clase F: 155º C Como los de la clase B pero con alkyd y resinas basadas en epoxy. s. v. etcétera) t. Detallar los usos de este tipo de transformadores. varniz y film) y enamel de estermida. Politetrafluoroetileno). y sus nombres especifican su función. asbestos bituminizados. Peso total: Peso de la parte activa más el peso del aceite. q. Montaje: Indica dónde puede ser usado. Más allá de esta puede variar la temperatura garantizada y otros parámetros. film de poliamida (enamel. si en interiores o en exteriores. poliuretano. 3. r. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 30 . Peso de la parte activa: Peso de todo lo que interviene en la transformación de la electricidad (bobinas. goma siliconada poliamida aromatica (papel nomex y fibra). Año de fabricación: Año en el cual fue fabricado. Clase C: >180º C Como la clase B pero con aglutinantes inorgánicos apropiados (Teflon Mica. u. fibra de vidrio (Borosilicato de alumino libre de alcalinos). Peso del aceite: Peso del aceite usado para refrigeración. núcleo. Están enumeradas en el fundamento teórico. Altitud de operación: Altitud máxima a la que opera con condiciones de diseño. p. Estos transformadores son instalados en lugares donde la atmósfera es muy contaminada y para transmisión de grandes potencias. enamel de poliester. 1 U-W 450.51 Potencias ƩP(W) 1174 ƩQ(VAR) 0 ƩS(VA) 1174 f. Para 6 focos: V autotrafo(V) 220 Ventrada (V) u-v 217. el cual deberá ser convertido a 460V ya que se trata de un trasformador elevador.825 IV 0. por lo que se les ve en muchos lugares de la ciudad en donde se aprecian transformadores aéreos.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Así mismo son útiles para trabajar a la intemperie.584 PROM 1.819 IW 0.1 V-W 452 U-W 453.3 prom 217.97 I salida (A) IU 0.82 Potencias ƩP(W) 639 ƩQ(VAR) 0 ƩS(VA) 639 f.817 PROM 0.07 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 31 .493 IV 1.2 v-w 216.2 V-W 449.d. Explicar la utilidad de los Taps en este tipo de transformadores.2 v-w 216.7 w-u 217.3 prom 217. En este transformador los taps se usan para aproximarse al voltaje que está recibiendo el transformador en el lado de baja. Con ello se garantiza el voltaje de salida en el lado de alta tensión.7 w-u 217.5 PROM 449.07 6 FOCOS V salida (V) U-V 453. 4.d.p 1 12 FOCOS V salida (V) U-V 450.8 PROM 452. Esto le permite adaptarse a cualquier voltaje suministrado o enfrentar caídas de tensión en las líneas.458 IW 1.p 1 Para 12 focos: V autotrafo(V) 220 Ventrada (V) u-v 217.93 I salida (A) IU 1. 3 prom 217.3 prom 217.359 IW 2.2 v-w 216.108 PROM 3.8 PROM 446.p 1 .UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Para 18 focos: V autotrafo(V) 220 Ventrada (V) u-v 217.p 1 Para 24 focos: V autotrafo(V) 220 Ventrada (V) u-v 217.07 18 FOCOS V salida (V) U-V 446.403 IV 2.9 PROM 442.117 IW 3.d.7 V-W 445.349 PROM 2.176 IV 3.7 w-u 217.7 w-u 217.37 24 FOCOS V salida (V) U-V 442.d.13 Potencias ƩP(W) 1839 ƩQ(VAR) 0 ƩS(VA) 1839 f.2 v-w 216.4 U-W 446.07 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 32 Potencias ƩP(W) 2399 ƩQ(VAR) 0 ƩS(VA) 2399 f.30 I salida (A) IU 2.4 V-W 440.20 I salida (A) IU 3.3 U-W 443. Nro.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS 5.343 w-u 217. V autotrafo(V) 220 6 FOCOS Y 1 MOTOR(440v) Ventrada (V) V salida (V) I salida (A) u-v 217.2 IU 1.93 446.000 1. de Focos 6 FOCOS 12 FOCOS 18 FOCOS 24FOCOS Voltaje(V) 452.51 2.00 448.00 446.00 0.500 3.00 442.409 v-w 216.00 450.70 PROM 1.37 3.7 V-W 444 IV 1.500 2. Con los datos del ensayo con carga a factor de potencia 1.p 0.07 PROM 445. graficar la curva V vs I.00 440.00 452.500 6.38 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 33 Potencias ƩP(W) 722 ƩQ(VAR) 787 ƩS(VA) 1509 f. construir el circuito monofásico equivalente y determinar: La regulación de tensión. Para las diversas cargas resistivas dispuestas.000 0.2 Corriente (A) 0.383 prom 217.d.9 IW 1.30 442.500 1.000 3.000 2.3 U-W 447.00 444.2 U-V 445.13 Voltaje(V) vs Corriente(A) 454.820 1.97 449.67 . 7 443.2 C(20uF) V sin carga 462.1 M 6 F(100w).570 4.57 PROM 1.071 ƩQ(VAR) 332 220 w-u 217.2 IW 1.7 IU 1.231 462.2 U-V 444.231 Nro de cargas 6 focos 12 focos 18 focos 24 focos 6 F.d.p 0.1 M.61 f.905 ƩP(W) 1187 v-w 216.859 ƩS(VA) 1519 prom 217.2 445.231 462.231 462.96 Prueba de Vacío V baja 221.57 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 34 r(%) 2.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS 6 FOCOS(100 W).93 446.2F(300w).207 .530 3.48 V alta=Vsin carga 462.07 a 0.045 2.07 PROM 443.709 4.231 V con carga 452.7 V-W 441.8 IV 1.3 U-W 444.231 462.97 449.2 FOCOS(300 W).231 462.3 442.2 CONDENSADORES (20uF) Y 1 MOTOR(440v) V autotrafo(V) Ventrada (V) V salida (V) I salida (A) Potencias u-v 217.734 3. 82 1.1424 0.281 W ( ) ) Las pérdidas de carga a 75°C es mayor que la pérdida de cobre nominal.28 A CARGAS 6 FOCOS 12 FOCOS 18 FOCOS 24FOCOS 6 F.281 64.281 α^2 0.281 64.1 M 6 F(100w).2484 0. Grafique la curva índice de carga vs Rendimiento.38 1.51 2.127 93.281 64.37 3.13 1.0483 0. Sustente su repuesta y desarrolle la expresión analítica adecuada. ¿Qué puede notar?.081 88. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 35 .602 82. La eficiencia del transformador para estas condiciones: I2N=6.281 64.556 92.2 C(20uF) Pútil(W) 639 1174 1839 2399 722 1187 Pfe(W) 148 148 148 148 148 148 PcuN3ø(W) 64.0578 0.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS 7.1 M.693 88. Comparar las pérdidas en el cobre con las pérdidas de carga (75°C) dada por la expresión: Según la prueba de corto: PcuN3ø (75°C)=64.281 64.0657 I salida 0.61 η% 81.2F(300w).0170 0.633 8. 9. 500 0.131 0.377 0.256 α vs n% 0. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 36 . tomando en cuenta los desfasajes entre fases originados por el tipo de conexión usada.602 82.000 92.796 R² = 0.300 0.127 93.081 88.000 80.000 94.000 A mayor acercamiento a la corriente nominal del trafo la eficiencia de operación del trafo aumenta.633 α 0.000 82.000 84.220 0.0026n2 .000 η% 90.556 92.693 88.000 86.400 α 0.100 0.9317 0.200 0.0.000 96.498 0. Elabore un diagrama fasorial total.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS η% 81.000 88. 10.4269n + 17.240 0.600 α = 0. 48 ϕ=82. Además de eso al producirse un desequilibrio en la carga. no motiva asimetría del flujo. Esto no es precisamente un inconveniente. El devanado en delta puede ser mecánicamente débil. Las ventajas de este tipo de conexión es que no presenta problemas con las componentes en sus voltajes de terceros armónicos. Como mencionamos es muy útil para elevar el voltaje a un valor muy alto.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Para el motor: V a=0. porque cada fase del devanado primario ha de soportar la tensión entre fase de red. El tipo de conexión Dy5 no presenta muchos inconvenientes. sea en el generador. pues su utilización es adecuada a las características generales que presenta la conexión en triangulo y estrella. Debido al desplazamiento que existe en las fases entre las mitades de los enrollamientos. de ser así indique cual sería y que ventajas y desventajas obtendría respecto al caso ensayado. por lo general en el circuito del primario del transformador hay una toma de tierra. Las desventajas de este tipo de conexión son la falla de una fase deja fuera de operación al transformador. Las ventajas que esta conexión presenta y los escasos inconvenientes motivan la utilización de este transformador tanto en trasmisión como en distribución de energía. diga usted si sería favorable usar otro tipo de conexión. sea en el secundario del transformador elevador de tensión. pues.53 Ω Ω 11.-Para las condiciones de la carga usada y en base a su análisis anterior. por producirse un reparto entre las tres columnas del primario. que están conectados TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 37 . Este tipo de conexión es muy empleado como conexión para transformadores elevadores al principio de la línea y no al final. No se dispone de neutro en el primario para conectarlo con la tierra. 12.97 I salida (A) IU 0. Determinar las potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia. con el consiguiente aumento del aislamiento total. El tamaño del armazón. requieren de un 15.817 PROM 0.82 Potencia consumida: √ Potencia consumida dato: Tan (ϕ) = .5% más de cobre.d.1 V-W 452 U-W 453.-Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red.675 % % Error de f.8 PROM 452. las corrientes medidas por el amperímetro y el circuito equivalente aproximado del transformador.819 IW 0. es mayor con el aumento consiguiente del coste del transformador. debido a las razones expuestas anteriormente. los enrollamientos que están en estrella interconectadas. plantear y resolver el circuito respectivo.p= 0 % TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 38 .UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS en serie para formar cada fase. Para 6 focos: V salida (V) U-V 453. POR LO TANTO: Cos (ϕ)= 1 % Error de S= 0. indicar % de error y las posibles causas de los mismos.825 IV 0. Tan (ϕ)= 0 ϕ=0. Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por los respectivos instrumentos (vatímetro y cosfímetro). 2 V-W 444 U-W 447.28% % Error de f.70 I salida (A) IU 1.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Para motor con 6 focos: V salida (V) U-V 445.383 PROM 1.d.343 IW 1.67 % Error de S= 4.p=25% TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 39 .9 PROM 445.70 Dato: Cos (ϕ)= 0.409 IV 1.38 Potencia consumida: √ Potencia consumida dato: Cos (ϕ)=0. OBSERVACIONES Las corrientes en cada fase no tenían el mismo valor. El valor de la regulación con cargas como máximo llega al 4. A mayor acercamiento a la corriente nominal del trafo la eficiencia de operación del trafo aumenta. VIII.5% esto nos dice que su regulación está dentro del lime que es 5%. Como estamos trabajando con corrientes altas debemos tener cuidado al realizar la experiencia. IX. Al agregar más cargas resistivas (focos) en paralelo la relación voltaje corriente era inversamente proporcional. El valor de las eficiencias con carga esta entre 81% y 93% lo que se podría decir que el transformador aún sigue trabajando en óptimas condiciones.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS VII. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 40 . para que no exista una diferencia de 10V entre una y otra fase. En el caso de la resistencia. lo más correcto es hacer el método del voltímetro amperímetro con una fuente DC. Del ensayo con cargas en general. CONCLUSIONES La medida de los parámetros del transformador trifásico deben realizarse según la norma. RECOMENDACIONES El laboratorio debería contar con más focos entre 300-400 W para poder realizar mejor la experiencia con cargas. él analizador trifásico arroja un factor de potencia demasiado erróneo. y si es posible realizarla con botas aislantes. Verificar que la red trifásica con la que contamos tenga sus valores aproximados al nominal. uncor. BIBLIOGRAFIA http://ingenieriaelectricaexplicada.com.efn.com/2009/11/transformador-enbano-de-aceite-vs.promelsa.cl/electroindustria/articulo.pdf http://www.edu/departamentos/electro/cat/eye_archivos/apuntes/a _practico/Cap%202%20Pco.pe/pdf/cat-transformadores-promelsa.blogspot.emb.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA-FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS X.pdf http://www.html http://www.mvc?xid=1892 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN ACEITE 41 .