Practica 6 Autotransformador 1x4f5b
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UNIVERSIDAD NACIONAL ÁUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELÉCTRICO SEMESTRE 2015-II
UNIVERSIDAD NACIONAL ÁUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA (ELÉCTRICOELECTRÓNICO) LABORATORIO DE EQUIPO ELÉCTRICO NOMBRE DE LA PRÁCTICA: EL AUTOTRANSFORMADOR No. DE LA PRÁCTICA: 6 GRUPO: 2801 NOMBRE DEL ALUMNO: LEGORRETA DIMAS OSCAR ANTONIO NÚMERO DE CUENTA: 411018070 PROFESOR: ING. ALBINO ARTEAGA ESCAMILLA PERIODO ACADÉMICO: 2015-II FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 19 DE FEBRERO DEL 2015 FECHA DE ENTREGA DEL REPORTE: 24 DE FEBRERO DEL 2015
UNIVERSIDAD NACIONAL ÁUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA LABORATORIO DE EQUIPO ELÉCTRICO SEMESTRE 2015-II
OBJETIVOS 1. Estudiar la relación de voltaje y corriente de un autotransformador. 2. Aprender cómo se conecta un transformador estándar para que trabaje como autotransformador INSTRUMENTOS Y EQUIPOS Módulo de transformador Módulo de fuente de alimentación (0-120 /208 V c.a.) 8821 Módulo de medición de c-a (0.5/0.5 A) Módulo de medición de c-a (100/250 V) Módulo de resistencia Cables de conexión
EMS 8341 EMS EMS EMS EMS EMS
8425 8426 8311 8941
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Se realizó la conexión del circuito de la figura 6.1, en donde nos apoyamos en los módulos de transformador y resistencia además de los voltímetros y amperímetros. Para esto el devanado (120 V c.a) de terminales 5 a 6 se conectó como primario a la fuente de alimentación hasta dejarlo a 120 V c.a. La parte de la derivación central en ese devanado fue conectada a la carga, esta parte del devanado queda conectado como devanado secundario. 2. a) Después de haber realizó el armado de nuestro circuito, se procedió a mantener abiertos todos los interruptores del módulo de resistencias abierto para tener así una corriente de vacío. b) Conectamos la fuente de alimentación en el cual mediante el voltímetro fuimos ajustando el voltaje hasta llegar a los 120 V c.a. c) Se ajustó el módulo de resistencias para tener una carga de 120 Ω.
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d) Mediante los amperímetros y voltímetros se tomaron las mediciones de las corrientes del devanado primario y secundario y el voltaje en la carga.
I 1 =264 mA c . a
I 2 =496 mA c . a
E2=58.9 V c . a
Figura 6.1 3. a) Al tomar las medidas correspondientes, se realizó el cálculo de la potencia aparente tanto en el lado primario y secundario del circuito mencionado anteriormente.
E1∗I 1=VA p
( 120V c . a )∗(264 mA c . a )=31.68 VA p E2∗I 2=VA s
( 58.9V c . a )∗( 496 mA c . a )=29.21VA s b) ¿Son aproximadamente iguales estas dos potencias aparentes? Si lo son debido a que los devanados primario y secundario están conectados simultáneamente y también se debe a la carga que es
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puramente resistiva no se ve tan afectada la potencia aparente como si se utilizara una carga inductiva o capacitiva. c) ¿Se trata de un autotransformador elevador o reductor? Se trata de un transformador reductor debido a que los devanados primario y secundario se encontraron conectados en serie pero con la misma polaridad provocado que se tuviera una conexión serie sustractiva que permite la diferencia entre el voltaje que hay en devanado primario con el voltaje que hay en el secundario. 4.
a) Se realizó la conexión del siguiente circuito mostrada en la figura 6.2. aquí pudimos observar que el devanado de 60 V c.a cuyas terminales son 6 a 9 quedo conectado como devanado primario , mientras que el devanado de 120 V c.a con terminales 5 a 6 quedo conectado como devanado secundario.
Figura 6.2 5. a) Antes de realizar las mediciones correspondientes primero se aseguró que los interruptores del módulo de las resistencias se mantuvieran abiertas para así tener una corriente en la carga nula. b) Con ayuda del voltímetro fuimos ajustando el voltaje de alimentación hasta 60 V c.a. c) Se ajustó la carga para tener una resistencia de 600Ω. d) Se procedió a realizar la toma de mediciones en el cual se mostraran a continuación.
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I 1 =428 mA c .a
I 2 =200 mA c . a
E2=118.5 V c . a
6. a) Con las mediciones correspondientes se calculó las potencias aparentes tanto en el primario como en el secundario mostradas a continuación.
E1∗I 1=VA p
( 60 V c . a )∗( 428 mA c .a )=25.68 VA p E2∗I 2=VA s
( 118.5 V c . a )∗( 200 mA c . a )=23.7 VA s
b) ¿Son aproximadamente iguales las dos potencias aparentes? Si Debido que estamos hablando de un autotransformador no importa si es reductor o elevador su potencia como en el primario y en el secundario serán aproximadamente iguales con ello se tiene una eficiencia entre el 98% al 100% esto porque no existen casi perdidas en el cobre. c) ¿Se trata de un autotransformador elevador o reductor? Es un autotransformador elevador. PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. Un transformador estándar tiene un valor nominal de 60 kVA. Los voltajes del primario y del secundario tienen un valor nominal de 600 V y 120 V respectivamente. 2. Si el transformador de la Pregunta 1 se conecta como autotransformador a 600 V c.a a) ¿Cuáles serán los voltajes de salida que pueden obtenerse utilizando diferentes conexiones?
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Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente:
V primario=600V c. a V Secuendario =120V c. a V salida =V primario +V Secuendario V salida =600 V c .a +120 V c .a V salida =720 V c .a Si se conecta el transformador como autotransformador usando polaridad sustractiva.
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V primario=600V c. a V Secuendario =120V c. a V salida =V primario −V Secuendario V salida =600 V c .a −120V c. a V salida =480V c. a b) Calcule la carga en kVA que el transformador puede proporcionar para cada uno de los voltajes de salida indicados. Si se conecta a una fuente de alimentación de 600 V c.a se tendría la siguiente corriente
I=
600 KVA =100 A 600 v
Para el caso del elevador . P=(720 V )(100 A )=72 kVA
Para el caso del reductor: P=(480)(100)=48 kVA
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3. Si se usa el módulo EMS de transformador y la fuente fija de 120 V c-a, cuál devanado usaría como primario y cuál como secundario para obtener un voltaje de salida de: a) 148 V c.a Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 28 V c.a con terminales 8 a 4
b) 328 V c.a Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 208 V c.a con terminales 3 a 4
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c) 224 V c.a Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 104 V c.a con terminales 3 a 7
d) 300 V c.a
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Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 104 V c.a con terminales 3 a 8
CONCLUSIONES Este tipo de maquina puede tener una mayor eficiencia que anda por el 98 % al 100% , no tiene perdidas debido a que los devanados primario y secundario quedan conectados a pesar de sus buenas características no se ocupa en los sistemas de potencia debido a una importante razón es el que si esa unión entre devanados se llegara a desconectar lo que provocaría que toda el voltaje que entre en el primario llegaría directamente a la carga provocando su daño , en donde podemos observar su aplicación son como arrancadores de motores eléctricos .
BIBLIOGRAFÍA Máquinas Eléctricas, Fitzgerald, Kingsley, Umas, Mc Graw Hill “Maquinas Eléctricas y Transformadores” Kosow Irving L. Reverté
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OBJETIVOS 1. Estudiar la relación de voltaje y corriente de un autotransformador. 2. Aprender cómo se conecta un transformador estándar para que trabaje como autotransformador INSTRUMENTOS Y EQUIPOS Módulo de transformador Módulo de fuente de alimentación (0-120 /208 V c.a.) 8821 Módulo de medición de c-a (0.5/0.5 A) Módulo de medición de c-a (100/250 V) Módulo de resistencia Cables de conexión
EMS 8341 EMS EMS EMS EMS EMS
8425 8426 8311 8941
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Se realizó la conexión del circuito de la figura 6.1, en donde nos apoyamos en los módulos de transformador y resistencia además de los voltímetros y amperímetros. Para esto el devanado (120 V c.a) de terminales 5 a 6 se conectó como primario a la fuente de alimentación hasta dejarlo a 120 V c.a. La parte de la derivación central en ese devanado fue conectada a la carga, esta parte del devanado queda conectado como devanado secundario. 2. a) Después de haber realizó el armado de nuestro circuito, se procedió a mantener abiertos todos los interruptores del módulo de resistencias abierto para tener así una corriente de vacío. b) Conectamos la fuente de alimentación en el cual mediante el voltímetro fuimos ajustando el voltaje hasta llegar a los 120 V c.a. c) Se ajustó el módulo de resistencias para tener una carga de 120 Ω.
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d) Mediante los amperímetros y voltímetros se tomaron las mediciones de las corrientes del devanado primario y secundario y el voltaje en la carga.
I 1 =264 mA c . a
I 2 =496 mA c . a
E2=58.9 V c . a
Figura 6.1 3. a) Al tomar las medidas correspondientes, se realizó el cálculo de la potencia aparente tanto en el lado primario y secundario del circuito mencionado anteriormente.
E1∗I 1=VA p
( 120V c . a )∗(264 mA c . a )=31.68 VA p E2∗I 2=VA s
( 58.9V c . a )∗( 496 mA c . a )=29.21VA s b) ¿Son aproximadamente iguales estas dos potencias aparentes? Si lo son debido a que los devanados primario y secundario están conectados simultáneamente y también se debe a la carga que es
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puramente resistiva no se ve tan afectada la potencia aparente como si se utilizara una carga inductiva o capacitiva. c) ¿Se trata de un autotransformador elevador o reductor? Se trata de un transformador reductor debido a que los devanados primario y secundario se encontraron conectados en serie pero con la misma polaridad provocado que se tuviera una conexión serie sustractiva que permite la diferencia entre el voltaje que hay en devanado primario con el voltaje que hay en el secundario. 4.
a) Se realizó la conexión del siguiente circuito mostrada en la figura 6.2. aquí pudimos observar que el devanado de 60 V c.a cuyas terminales son 6 a 9 quedo conectado como devanado primario , mientras que el devanado de 120 V c.a con terminales 5 a 6 quedo conectado como devanado secundario.
Figura 6.2 5. a) Antes de realizar las mediciones correspondientes primero se aseguró que los interruptores del módulo de las resistencias se mantuvieran abiertas para así tener una corriente en la carga nula. b) Con ayuda del voltímetro fuimos ajustando el voltaje de alimentación hasta 60 V c.a. c) Se ajustó la carga para tener una resistencia de 600Ω. d) Se procedió a realizar la toma de mediciones en el cual se mostraran a continuación.
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I 1 =428 mA c .a
I 2 =200 mA c . a
E2=118.5 V c . a
6. a) Con las mediciones correspondientes se calculó las potencias aparentes tanto en el primario como en el secundario mostradas a continuación.
E1∗I 1=VA p
( 60 V c . a )∗( 428 mA c .a )=25.68 VA p E2∗I 2=VA s
( 118.5 V c . a )∗( 200 mA c . a )=23.7 VA s
b) ¿Son aproximadamente iguales las dos potencias aparentes? Si Debido que estamos hablando de un autotransformador no importa si es reductor o elevador su potencia como en el primario y en el secundario serán aproximadamente iguales con ello se tiene una eficiencia entre el 98% al 100% esto porque no existen casi perdidas en el cobre. c) ¿Se trata de un autotransformador elevador o reductor? Es un autotransformador elevador. PRUEBA DE CONOCIMIENTOS 1. Un transformador estándar tiene un valor nominal de 60 kVA. Los voltajes del primario y del secundario tienen un valor nominal de 600 V y 120 V respectivamente. 2. Si el transformador de la Pregunta 1 se conecta como autotransformador a 600 V c.a a) ¿Cuáles serán los voltajes de salida que pueden obtenerse utilizando diferentes conexiones?
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Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente:
V primario=600V c. a V Secuendario =120V c. a V salida =V primario +V Secuendario V salida =600 V c .a +120 V c .a V salida =720 V c .a Si se conecta el transformador como autotransformador usando polaridad sustractiva.
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V primario=600V c. a V Secuendario =120V c. a V salida =V primario −V Secuendario V salida =600 V c .a −120V c. a V salida =480V c. a b) Calcule la carga en kVA que el transformador puede proporcionar para cada uno de los voltajes de salida indicados. Si se conecta a una fuente de alimentación de 600 V c.a se tendría la siguiente corriente
I=
600 KVA =100 A 600 v
Para el caso del elevador . P=(720 V )(100 A )=72 kVA
Para el caso del reductor: P=(480)(100)=48 kVA
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3. Si se usa el módulo EMS de transformador y la fuente fija de 120 V c-a, cuál devanado usaría como primario y cuál como secundario para obtener un voltaje de salida de: a) 148 V c.a Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 28 V c.a con terminales 8 a 4
b) 328 V c.a Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 208 V c.a con terminales 3 a 4
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c) 224 V c.a Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 104 V c.a con terminales 3 a 7
d) 300 V c.a
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Si se conecta el transformador como autotransformador elevador usando polaridad aditiva tendríamos lo siguiente: Devanado primario: 120 V c.a con terminales 1 a 2 Devanado secundario: 104 V c.a con terminales 3 a 8
CONCLUSIONES Este tipo de maquina puede tener una mayor eficiencia que anda por el 98 % al 100% , no tiene perdidas debido a que los devanados primario y secundario quedan conectados a pesar de sus buenas características no se ocupa en los sistemas de potencia debido a una importante razón es el que si esa unión entre devanados se llegara a desconectar lo que provocaría que toda el voltaje que entre en el primario llegaría directamente a la carga provocando su daño , en donde podemos observar su aplicación son como arrancadores de motores eléctricos .
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