diseño y construcción de un banco de pruebas para ... · conclusiones y recomendaciones ......

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

SEDE – GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍAS

CARRERA: INGENIERÍA ELÉCTRICA

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE: INGENIERO

ELÉCTRICO

MENCIÓN EN SISTEMAS DE POTENCIA Y DISEÑO DE MAQUINARIAS

TEMA: “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA

TRANSFORMADORES”

AUTORES

WILLIAM HERNÁN CASTRO CARRIEL

FABIÁN ORLANDO RODRÍGUEZ MANCERA

DIRECTOR: ING. OTTO ASTUDILLO ASTUDILLO MAE.

GUAYAQUIL, MARZO DEL 2015

II

DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD

Nosotros William Hernán Castro Carriel y Fabián Orlando Rodríguez Mancera

autorizamos a la Universidad Politécnica Salesiana la publicación total o parcial de

este trabajo de grado y su reproducción sin fines de lucro.

Además declaramos que los conceptos desarrollados, análisis realizados y las

conclusiones del presente trabajo son de exclusiva responsabilidad de los autores.

Guayaquil, marzo de 2015.

(f)_______________________ (f) _______________________

William Hernán Castro Carriel Fabián Orlando Rodríguez Mancera

III

CERTIFICADO

Certifico que el presente trabajo fue realizado en su totalidad por los estudiantes

William Hernán Castro Carriel y Fabián Orlando Rodríguez Mancera,

Guayaquil, marzo del 2015

Ing. Otto W. Astudillo A. MAE.

IV

DEDICATORIA

A mis padres Francisco y Enith, la mayor fuente de motivación de toda mi

existencia. Sin ustedes, definitivamente no existiría esta tesis ni nada de lo que he

logrado en esta vida. Gracias Siempre.

A mis hermanos Wisner, Jaime, Edison y Carlos, como muestra de que todo es

posible lograr en esta vida.

A mi maravilloso país Ecuador, cada día agradezco más a Dios por haberme

permitido nacer en este hermoso paraíso natural.

William Hernán Castro Carriel

V

DEDICATORIA

Dedico este Proyecto de tesis a mi madre Cecilia Mancera y mi padre José Rodríguez

quienes han confiado en cada una de las decisiones que he tomado en mi vida y me

han dado su respaldo incondicional.

A mis tías y tíos que siempre ha estado pendiente de mis proyectos y metas, en

especial a mi madrina Martha Mancera.

A mis hermanos Néstor, Myrna y Danilo.

A las nuevas generaciones de ingenieros que sabrán sacarle el mayor provecho al

esfuerzo plasmado en este proyecto de tesis

Fabián Orlando Rodríguez Mancera

VI

AGRADECIMIENTO

Al terminar la presente tesis deseo dejar expresado en estas letras mis profundos

agradecimientos a:

A DIOS en primer lugar, por permitirme vivir y aprender cada día.

A mis padres Francisco Castro y Enith Carriel, por la confianza y la supermotivación

brindada día a día. A ustedes, infinitas gracias.

Al director de la presente tesis por sus grandes ideas y sobre todo por su ayuda.

A todas las personas que de alguna forma nos brindaron su ayuda cuando lo

necesitábamos y que no hemos alcanzado a nombrar en esta tesis.

William Hernán Castro Carriel

VII

AGRADECIMIENTO

A Dios.

A mi madre Cecilia Mancera, pilar y fuente de motivación en mi vida.

A mi padre José Rodríguez por sus sabios consejos y su ejemplo de paciencia y

perseverancia.

A todos los ingenieros docentes de la UPS en especial al Ing. Otto Astudillo tutor de

este proyecto de tesis.

A mis compañeros de aula, amigos y a Damna Lozada por su respaldo para

conseguir esta meta.

Fabián Orlando Rodríguez Mancera

VIII

ÍNDICE GENERAL

Contenido

Introducción ........................................................................................................................................... 1

CAPÍTULO I .......................................................................................................................................... 2

1.DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................................. 2

1.1. Justificación ............................................................................................................................ 2

1.2. Delimitación ........................................................................................................................... 3

1.3. Beneficiarios ........................................................................................................................... 3

1.4. Objetivos ................................................................................................................................ 3

1.4.1. Objetivo General ................................................................................................ 3

1.4.2. Objetivos Específicos .......................................................................................... 3

CAPÍTULO II ........................................................................................................................................ 4

2. MARCO DE REFERENCIA DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................ 4

2.1. Marco Teórico ........................................................................................................................ 4

2.1.1. Principio de funcionamiento de un transformador, referencia práctica 1 ........ 4

2.1.2. El campo magnético ........................................................................................... 5

2.1.3. Transformadores en la actualidad ..................................................................... 5

2.1.4. Ley de Faraday ................................................................................................... 6

2.1.5. Construcción del transformador, referencia práctica 1 ..................................... 7

2.1.6. Transformador ideal........................................................................................... 7

2.1.7. Relación de transformador ideal, referencia práctica 1 .................................... 8

2.1.8. Circuito equivalente de un transformador ........................................................ 9

2.1.9. Pruebas de un transformador, referencia práctica 4 ....................................... 10

2.1.10. Modelo real de un transformador ................................................................. 12

2.1.11. Enfriamiento de transformadores ................................................................. 19

2.1.12. Transformadores para instrumentos ............................................................. 19

2.1.13. Eficiencia del transformador .......................................................................... 20

2.1.14. Eficiencia máxima de un transformador ........................................................ 21

2.1.15. Rendimiento del transformador .................................................................... 22

2.1.16. Autotransformadores .................................................................................... 22

2.1.17. Diagrama fasorial ........................................................................................... 22

CAPÍTULO III ..................................................................................................................................... 25

3. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN............................................................................................... 25

3.1. Diseño ................................................................................................................................... 25

3.2. Construcción ......................................................................................................................... 29

3.3. Ensamblaje ........................................................................................................................... 30

IX

3.4. Cableado ............................................................................................................................... 30

3.5. Elementos del banco ............................................................................................................. 32

3.5.1. Barra de alimentación ...................................................................................... 32

3.5.2. Variac 3PH 0-240V/12A/3KVA ......................................................................... 32

3.5.3. Analizador de red ............................................................................................. 32

3.5.4. Barra de Tierra ................................................................................................. 32

3.5.5. Barra de Conexión Trifásica con Neutro 480V/10A Max ................................. 32

3.5.6. Barra de Interconexión 0-380V, 5A Max. ......................................................... 32

3.5.7. Conjunto de medidor de parámetros .............................................................. 33

3.5.8. Banco de transformadores monofásicos ......................................................... 33

3.5.9. Barras de carga................................................................................................. 33

3.5.10. Osciloscopio ................................................................................................... 33

CAPÍTULO IV ..................................................................................................................................... 34

4. PRÁCTICAS ............................................................................................................................... 34

4.1. PRÁCTICA #1 ..................................................................................................................... 34

4.1.1. DATOS INFORMATIVOS .................................................................................... 34

4.1.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ................................................................................... 34

4.2 PRÁCTICA #2 ...................................................................................................................... 37

4.2.1 DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 37

4.2.2 DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................ 37

4.3 PRÁCTICA #3 ...................................................................................................................... 49


4.3.2 DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 49

4.4 PRÁCTICA #4 ...................................................................................................................... 58


4.4.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 58

4.5 PRÁCTICA #5 ...................................................................................................................... 67



4.6 PRÁCTICA #6 ...................................................................................................................... 75



4.7 PRÁCTICA #7 ...................................................................................................................... 82



4.8 PRÁCTICA #8 ...................................................................................................................... 87

X



4.9 PRÁCTICA #9 ...................................................................................................................... 92



4.10 PRÁCTICA #10 .................................................................................................................. 97

4.10.1 DATOS INFORMATIVOS ............................................................................ 97

4.10.2 DATOS DE LA PRÁCTICA .......................................................................... 97

4.11 PRÁCTICA #11 ................................................................................................................ 104

4.11.1 DATOS INFORMATIVOS .......................................................................... 104

4.11.2 DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................ 104

4.12 PRÁCTICA #12 ................................................................................................................ 111



4.13 PRÁCTICA #13 ................................................................................................................ 118





4.15 PRÁCTICA #15 ................................................................................................................ 132



4.16 PRÁCTICA #16 ................................................................................................................ 139



4.17 PRÁCTICA #17 ................................................................................................................ 146



4.18 PRÁCTICA #18 ................................................................................................................ 152



CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................................. 158

Conclusiones ...................................................................................................................................... 158

Recomendaciones ............................................................................................................................... 159

BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................ 160

ANEXOS…………………………………………………………………………………………….161

XI

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Transformador de núcleo de aire acoplado inductivamente ................... 4

Ilustración 2 Esquema para prueba de circuito abierto .............................................. 11

Ilustración 3 Esquema para prueba de corto circuito ................................................. 11

Ilustración 4 Modelo real de un transformador .......................................................... 12

Ilustración 5 Conexión en paralelo y en serie de devanados de transformador de igual

voltaje ......................................................................................................................... 13

Ilustración 6 Transformadores monofásicos idénticos mostrando las identificaciones

de polaridad ................................................................................................................ 14

Ilustración 7 Conexión delta – delta de transformadores ........................................... 15

Ilustración 8 Conexión estrella – estrella de transformadores ................................... 16

Ilustración 9 Conexión delta-estrella de transformadores .......................................... 17

Ilustración 10 Conexión estrella-delta de transformadores ........................................ 18

Ilustración 11 Diagrama fasorial sin carga................................................................. 23

Ilustración 12 Circuito equivalente aproximado con el primario referido al

secundario .................................................................................................................. 23

Ilustración 13 Diagrama fasorial del circuito equivalente con el primario referido al

secundario .................................................................................................................. 24

Ilustración 14 Vistas de bocetos ................................................................................. 25

Ilustración 15 Ubicación de bocetos .......................................................................... 25

Ilustración 16 Vista frontal de bosquejo de tablero ................................................... 26

Ilustración 17 Montaje de bosquejo en mesa base ..................................................... 26

Ilustración 18 Impresión de borrador en tamaño real ............................................... 27

Ilustración 19 Diseño en CAD de la parte frontal del módulo ................................... 27

Ilustración 20 Vista del Banco de Transformadores .................................................. 28

Ilustración 21 Vista de parte frontal del banco .......................................................... 28

Ilustración 22 Referencia de elementos del banco de pruebas .................................. 31

Ilustración 23 Prueba Nº 1: principio de funcionamiento de un transformador......... 41

Ilustración 24 Prueba Nº 2: Prueba a vacío, medición de tensiones .......................... 43

Ilustración 25 Prueba Nº 3: Prueba con carga ............................................................ 44

Ilustración 26 Prueba Nº 1: Transformador de distribución con carga balanceada ... 52

Ilustración 27 Prueba Nº 2: Transformador de distribución con carga desbalanceada

.................................................................................................................................... 53

XII

Ilustración 28 Prueba Nº 1: Prueba de polaridad ....................................................... 61

Ilustración 29 Prueba N° 2: Prueba de circuito abierto .............................................. 62

Ilustración 30Prueba N° 3: Prueba de corto circuito .................................................. 63

Ilustración 31 Modelo real completo del transformador ............................................ 65

Ilustración 32 Modelo real simplificado del transformador ....................................... 66

Ilustración 33 Práctica #5 diagrama de conexiones ................................................... 70

Ilustración 34 Diagrama de conexiones para prueba N°1 .......................................... 78

Ilustración 35 Diagrama de conexiones serie-paralelo / transformador monofásico . 85

Ilustración 36 Diagrama de conexiones de auto-transformador monofásico ............. 90

Ilustración 37 Diagrama de conexiones de los transformadores de potencial ........... 95

Ilustración 38 Diagrama de conexión de un transformador de corriente ................... 96

Ilustración 39 Diagrama de conexiones estrella-estrella .......................................... 100

Ilustración 40 Diagrama de conexiones estrella-delta. ............................................ 107

Ilustración 41 Diagrama de conexiones delta-delta ................................................. 114

Ilustración 42 Conexión delta-estrella ..................................................................... 121

Ilustración 43 Conexión delta abierto – delta abierto ............................................. 128

Ilustración 44 Conexión estrella abierto – delta abierto........................................... 135

Ilustración 45 Conexión estrella – estrella en paralelo delta - delta ........................ 142

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Referencia práctica 2 ..................................................................................... 42

Tabla 2 Medición de tensiones ................................................................................... 45

Tabla 3 Medición de tensiones ................................................................................... 46

Tabla 4 Prueba con carga ........................................................................................... 47

Tabla 5 Prueba con carga valores nominales ............................................................. 48

Tabla 6 Valores de tensiones y corrientes carga balanceada ..................................... 54

Tabla 7 Valores de potencia. Carga balanceada ......................................................... 55

Tabla 8 Valores de tensiones y corrientes. Carga desbalanceada ............................. 56

Tabla 9 Valores de potencia. Carga balanceada ......................................................... 57

Tabla 10 Valores de prueba de polaridad ................................................................... 61

Tabla 11 Valores en el lado de baja tensión ............................................................... 62

Tabla 12 Valores visto desde alta tensión .................................................................. 63

Tabla 13 Valores prueba de circuito abierto y corto circuito ..................................... 64

XIII

Tabla 14 Valores de impedancia del transformador .................................................. 65

Tabla 15 Valores de impedancias del transformador ................................................. 66

Tabla 16 Valores nominales del transformador ........................................................ 71

Tabla 17 Valores vistos desde 120V .......................................................................... 72



Tabla 20 Valores nominales de transformación ......................................................... 79

Tabla 21 Valores obtenidos con carga resistiva ......................................................... 80

Tabla 22 Valores obtenidos con carga inductiva. ...................................................... 81

Tabla 23 Valores obtenidos de la conexión serie-paralelo........................................ 86

Tabla 24 Valores nominales del auto-transformador ................................................. 91

Tabla 25 Valores obtenidos de la conexión autotransformador ................................. 91

Tabla 26 Valores obtenidos de un transformador de potencia ................................... 95

Tabla 27 Valores obtenidos de un transformador de corriente .................................. 96

Tabla 28 Valores de voltaje de baja y alta tensión ................................................... 101

Tabla 29 Valores promedio de tensión y corriente .................................................. 102

Tabla 30 Análisis de potencias ................................................................................. 103

Tabla 31 Valores nominales del banco trifásico ...................................................... 103

Tabla 32 Valores de tensiones, corrientes, potencias y factor de potencia .............. 108



Tabla 35 Valores nominales del banco trifásico delta-delta .................................... 110

Tabla 36 Valores de tensión, corriente, potencias y factor de potencia. .................. 115



Tabla 39 Valores nominales del banco trifásico delta-delta .................................... 117




Tabla 43 Valores nominales del banco trifásico ...................................................... 124




Tabla 47 Valores nominales del banco trifásico delta abierto- delta abierto .......... 131

XIV




Tabla 51 Valores nominales del banco trifásico estrella abierto - delta abierto ..... 138




Tabla 55 Valores nominales del banco trifásico estrella – estrella en paralelo con

triángulo-triángulo.................................................................................................... 145




Tabla 59 Valores nominales del banco trifásico estrella-delta en paralelo con delta

estrella. ..................................................................................................................... 151




Tabla 63 Valores nominales de un auto-transformador ........................................... 157

ÍNDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1 Ley de Faraday .......................................................................................... 6

Ecuación 2 Ley de Faraday (2) .................................................................................... 6

Ecuación 3 Relación de transformación ....................................................................... 8

Ecuación 4 Relación de transformación despejada ...................................................... 9

Ecuación 5 Impedancia en el primario ......................................................................... 9

Ecuación 6 Voltaje en el primario .............................................................................. 10

Ecuación 7 Corriente en el primario .......................................................................... 10

Ecuación 8 Pérdidas en el cobre................................................................................. 10

Ecuación 9 Pérdidas en el núcleo ............................................................................... 21

Ecuación 10 Pérdidas en el cobre............................................................................... 21

Ecuación 11 Corriente de la carga ............................................................................. 21

Ecuación 12 Rendimiento del transformador ............................................................. 22

Ecuación 13 Suma fasorial ......................................................................................... 23

XV

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1 Especificaciones técnicas, analizador de red SELEC MFM384 ............... 161

Anexo 2 Instructivo de operación, analizador de red SELEC MFM384 (1) ........... 162



XVI

RESUMEN

El presente tema de tesis se resume en el diseño y construcción de un banco de

pruebas y conexiones para transformadores monofásicos, utilizando múltiples

dispositivos eléctricos, electrónicos y demás componentes afines.

Este banco de pruebas está destinado para su uso en el laboratorio de

transformadores de la Universidad Politécnica Salesiana sede Guayaquil y se realizó

un manual de prácticas para la preparación de los estudiantes de las carreras de

Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Electrónica en la asignatura de Máquinas Eléctricas

1. Aportando a la asesoría y apoyo tecnológico de la institución.

Como se mencionó en el párrafo anterior, dentro de la construcción del banco se

adicionan las prácticas con la información respectiva para la preparación anticipada

de las prácticas.

PALABRAS CLAVE: Módulo, banco de pruebas, transformador, prácticas,

analizador de red eléctrica, valores teóricos, porcentaje de error.

XVII

ABSTRACT

The present thesis topic is summarized in the design and building a test bench for

connections with single-phase transformers, using multiple electrical, electronic and

other related components.

This bench is intended for use in the laboratory of transformers of the Polytechnic

Salesian University of Guayaquil and a practice manual was conducted to prepare

students for the career of Electrical and Electronic Engineering in the subject of

Electrical Machines 1. Improving the assessment and technological support.

As already mentioned in the previous paragraph within library construction practices

are added to the respective information for learning for teachers and students in

technical careers.

KEYWORDS: Module, test bench, transformer, practices, power meter, theoretical

values, percentage of error.

1

Introducción

En la formación profesional de los estudiantes de Ingeniería Eléctrica y Electrónica es

necesaria una enseñanza teórico-práctica para obtener una formación integral de estas

carreras dentro del pensum ofrecido por parte de la Universidad.

En los actuales momentos, la Universidad Politécnica Salesiana sede Guayaquil ha

instruido eficientemente a los estudiantes para aportar con esta tesis de manera práctica a

las carreras técnicas, de esta manera el estudiante tendrá la oportunidad de conocer y que

utilice de manera más directa diferentes equipos eléctricos y tecnología actual que se

manejan en diferentes industrias, preparándolo para cualquier puesto de trabajo que esté

relacionado con los mismos.

Éste proyecto de tesis fue diseñado en base a la necesidad presentada en la asignatura de

Máquinas Eléctricas I, en la que se desarrolla el estudio del transformador eléctrico,

principio de funcionamiento, pruebas y las diferentes conexiones que se pueden realizar

con el mismo.

En el capítulo 4 se detallan las distintas prácticas que se pueden realizar con este módulo

pruebas, se detallan las conexiones y las tablas para completar con la información

obtenida.

2

CAPÍTULO I

1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

1.1. Justificación

A medida que el país se ve inmerso en un progresivo desarrollo industrial, se vuelve

cada vez más importante contar con profesionales capacitados tanto en una formación

teórica como práctica. Debido a esto, las diferentes instituciones de educación superior

implementan maquinaria y laboratorios para complementar la enseñanza teórica

impartida por los catedráticos.

La mayoría de instituciones adquieren bancos de pruebas para sus laboratorios en las

diferentes áreas de ingeniería, generalmente en el extranjero. Esto significa una mayor

inversión por parte de la institución que adquiere este equipo. Al observar esto, se

decidió que una solución más práctica sería que los mismos estudiantes egresados y por

graduarse de la carrera de Ingeniería Eléctrica, diseñaran y construyeran los bancos de

pruebas para los distintos laboratorios de Máquinas Eléctricas.

En la asignatura de Máquinas Eléctricas 1 cuyo pensum curricular se basa en el estudio,

análisis y conexiones de transformadores, se cuenta con un Laboratorio de

Transformadores, con bancos didácticos funcionales para realizar las distintas prácticas.

Los bancos existentes si bien se encuentran operativos, podemos constatar la necesidad

de mejorar la interacción con el estudiante, para optimizar los niveles de estudio con

sistemas modernos que le servirán para su futuro desenvolvimiento en el campo laboral.

El presente trabajo contiene la información necesaria sobre los diversos equipos con los

que debe constar un banco de pruebas para conexión de transformadores, además de la

descripción de su funcionamiento y partes principales. También se incluyen los cálculos,

tanto eléctricos como mecánicos, para el diseño y la construcción del banco de pruebas.

Finalmente se presenta una guía detallada de todas las pruebas de laboratorio que se

podrán realizar con el banco.

3

1.2. Delimitación

Se realizó el diseño de un banco de pruebas para conexiones de transformadores que

permitirá desde la conexión en paralelo de dos transformadores hasta la conexión en

paralelo de dos bancos trifásicos, que operará en el Laboratorio de Transformadores de

la Universidad Politécnica Salesiana sede Guayaquil y se realizará un manual de

prácticas para la preparación de los estudiantes de la carrera de Ingeniería Eléctrica y

Electrónica en la asignatura de Máquinas Eléctricas 1.

1.3. Beneficiarios

Con el nuevo banco para prácticas de Conexiones de Bancos de Transformadores, se

beneficiaran todos los estudiantes de la carrera de Ingeniería Eléctrica y Electrónica que

cursan la asignatura de Máquinas Eléctricas 1 en 5to Ciclo; estos futuros profesionales

podrán poner en práctica los conocimientos teóricos obtenidos en las aulas y podrán

desarrollar las prácticas en un banco moderno que da la facilidad de comprensión de los

conceptos teóricos.

1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivo General

Diseñar e implementar un Panel de Prácticas para Conexiones de Bancos de

Transformadores para el Laboratorio de Transformadores de la Universidad Politécnica

Salesiana sede de Guayaquil

1.4.2. Objetivos Específicos

Elaborar un panel didáctico debidamente pintado, señalizado y con la estructura

de soporte.

Realizar las conexiones correspondientes

4

CAPÍTULO II

2. MARCO DE REFERENCIA DE LA INVESTIGACIÓN

2.1. Marco Teórico

2.1.1. Principio de funcionamiento de un transformador, referencia práctica 1

El transformador trabaja de acuerdo con el principio de la inductancia mutua entre dos o

más bobinas o circuitos acoplados inductivamente. En la ilustración 1 se muestra un

transformador teórico con núcleo de aire, en el que se acoplan dos circuitos mediante

inducción magnética. Obsérvese que los circuitos no están conectados físicamente. No

hay conexión conductora entre ellos.

El circuito que está conectado a la fuente de voltaje alterno, V1, se llama primario

(Circuito 1). El primario recibe su energía de la fuente de corriente alterna. Dependiendo

del grado de acoplamiento magnético entre los dos circuitos se transfiere energía del

circuito 1 al circuito 2.

Si los dos circuitos están débilmente acoplados, como es el caso del trasformador con

núcleo de aire que aparece en la ilustración 1, solo se transfiere una pequeña cantidad de

energía del primario (circuito 1) al secundario (circuito 2). Si las dos bobinas o circuitos

se devanan sobre un núcleo común de material ferromagnético, entonces estarían

fuertemente acoplados. En este caso, casi toda la energía que recibe el primario se

transfiere por inducción electromagnética al secundario.

Ilustración 1 Transformador de núcleo de aire acoplado inductivamente

Fuente: (Harper, 2010)

Elaborado por: Los autores

5

2.1.2. El campo magnético

Los campos magnéticos producen el efecto por el cual es posible transformar energía

AC en energía mecánica o viceversa, en motores o generadores y para transformar

niveles de tensión en transformadores. Existen cuatro principios básicos que describen

como se utilizan los campos magnéticos en estas máquinas:

1. Un conductor que porta corriente produce un campo magnético a su alrededor.

2. Un campo magnético variable en el tiempo induce un voltaje en una bobina de

alambre si pasa a través de esta (está es la base del funcionamiento del

transformador).

3. Un conductor que porta corriente en presencia de un campo magnético experimenta

una fuerza inducida sobre él (está es la base del funcionamiento del motor).

4. Un conductor eléctrico que se mueva en presencia de un campo magnético tendrá un

voltaje inducido en él (está es la base del funcionamiento del generador).

2.1.3. Transformadores en la actualidad

La industria eléctrica moderna como hoy la conocemos tuvo sus inicios en la década de

1880, cuando Thomas Alba Edison implementó en la ciudad de Nueva York un sistema

eléctrico de distribución a 120Vdc que alimentaba una red de iluminación a base de

bombillas incandescentes. Lamentablemente los problemas suscitados debido a la caída

de tensión y los altos niveles de corriente requeridos para compensar las pérdidas

eléctricas hicieron de éste un sistema poco viable.

En los años subsiguientes con la invención de los sistemas de generación en corriente

alterna (AC) y el desarrollo de los transformadores lograron resolver el problema de

enviar energía eléctrica a distancias más largas presentando un valor mínimo de pérdidas

eléctricas.

6

De esta manera, la potencia eléctrica alterna puede ser generada en determinado sitio, se

eleva su voltaje para transmitirla a largas distancias con muy bajas pérdidas y luego se

reduce para dejarlo nuevamente en el nivel de utilización final. (Chapman, 2012)

En el sistema moderno de potencia, se genera potencia eléctrica a voltajes de 12 a 25Kv

(4.8-6.5Kv-Ecuador). Los transformadores elevan el voltaje hasta niveles comprendidos

entre 110Kv y cerca de 1000Kv (138Kv-Ecuador) para transmisión a grandes distancias

con pocas pérdidas y, nuevamente otros transformadores bajan el voltaje a un nivel

comprendido entre 12 y 34.5Kv para distribución local, y para permitir que la potencia

eléctrica sea utilizada con seguridad en los hogares, oficinas y fabricas a voltajes de

consumo estandart como 120 y 240V.

2.1.4. Ley de Faraday

Esta ley establece:

Ecuación 1 Ley de Faraday

Fuente: (Wildi, 2012)


Esto es, la fem inducida en un circuito cerrado es igual a la razón de cambio del flujo

entrelazada en un circuito con respecto al tiempo.

Cuando un conductor se mueve con relación al flujo que es constante con el tiempo, a

una velocidad V, puede ser conveniente utilizar la ley de Faraday en la forma.

Ecuación 2 Ley de Faraday (2)

Fuente: (Wildi, 2012)


7

Que puede interpretarse como sigue: La fem inducida en el conductor es igual al flujo

cortado por éste por segundo.

2.1.5. Construcción del transformador, referencia práctica 1

Un trasformador es un dispositivo eléctrico, sin partes en movimiento, que por inducción

electromagnética transforma la energía eléctrica de uno o más circuitos a la misma

frecuencia, con valores cambiados, generalmente, de tensión y corriente.

La construcción de transformadores monofásicos puede dividirse en tres tipos

principales: tipo de columnas, tipo acorazado y tipo espiral de columnas. En todos los

tipos, el núcleo está construido de forma laminar, usando las láminas de material

ferromagnético para transformador montadas para proporcionar un circuito magnético

continuo con un entrehierro mínimo incluido. El material ferromagnético es de alto

contenido de silicio, algunas veces tratado al calor para producir una alta permeabilidad

y baja pérdidas en el núcleo a la densidad de flujo de funcionamiento.

En los transformadores del tipo de columnas y tipo acorazado las laminaciones están

cortadas en L, o bien en E. las laminaciones están barnizadas o bien revestidas para

aislarlas entre sí, y con lo cual se reducen las corrientes circulantes parásitas o de

Foucault. (E. E. Staff del M. I. T., 2011)

El transformador tipo acorazado puede tener una forma simple de núcleo o bien

cruciforme.

2.1.6. Transformador ideal

El que ni almacena ni disipa energía eléctrica, que tiene acoplamiento unidad, cero flujos

de fuga e inductancia de fuga y cuya permeabilidad del núcleo es infinito.

La teoría del funcionamiento y las aplicaciones del transformador se comprende mejor si

se lo considera como un dispositivo ideal. Esta simplificación nos permite definir los

8

términos del transformador y comprender su funcionamiento. Definiremos primero el

transformador ideal como un dispositivo que tiene las siguientes siete propiedades:

1. Su coeficiente de acoplamiento (k) es la unidad.

2. Sus devanados primarios y secundarios son inductores puros de valor infinitamente.

3. Sus impedancias propia y mutua son cero, y no contiene reactancia ni resistencia.

4. Su flujo de fuga e inductancia de fuga son cero.

5. Su eficiencia de transferencia de potencia es 100 por ciento; esto es, no hay pérdidas

a resistencia, histéresis o corriente parasitas.

6. Su relación de vueltas de transformación (α) es igual a la relación de sus voltajes

entre terminales de primario y secundario, también a la relación de su corriente

secundaria a primaria.

7. Su permeabilidad del núcleo (µ) es infinita.

2.1.7. Relación de transformador ideal, referencia práctica 1

Por definición, la relación de transformación, α es la relación que existe entre las vueltas

del primario y las vueltas del secundario, es decir α = N1 / N2. Pero para el

transformador ideal, como se dijo antes, podemos escribir.

Ecuación 3 Relación de transformación

Fuente: (Harper, Curso de transformadores y motores de inducción, 2010)


De la cual se han definido ya todos los términos para el transformador ideal.

Con multiplicación cruzada de los términos de la ecuación anterior, se obtiene algunas

igualdades interesantes:

9

Ecuación 4 Relación de transformación despejada

a) (Amperes-vueltas)

b) (Volt-amperes)

c) (Volt-amperes)

Fuente: (Harper, Curso de transformadores y motores de inducción, 2010)


La ecuación (a) establece que los amperes-vuelta desmagnetizantes del secundario son

iguales que los opuestos a la Fmm (Fuerzamagnetomotriz) magnetizante del primario, en

un transformador ideal. El lector puede comprobar lo anterior si emplea la regla de los

dedos de la mano derecha y aplica tanto a las vueltas del primario, que producen a Φm´

como a las del secundario, que producen Φm de des magnetización.

La ecuación (b) representa la transferencia aparente de potencia del primario al

secundario del transformador sin pérdidas, como resultado de la inducción

electromagnética en un transformador ideal.

La ecuación (c) establece que la potencia aparente que se transfiere de la fuente al

primario es igual a la potencia aparente que se transfiere a la carga del secundario,

absolutamente sin pérdida alguna, en un transformador ideal.

2.1.8. Circuito equivalente de un transformador

1. Todas las resistencias y reactancias del secundario se reflejan al primario de acuerdo

con el cuadrado de la relación de transformación.

Ecuación 5 Impedancia en el primario

Z1 = α2 Z2

Fuente: (Guru, 2012)


10

2. Todos los voltajes se reflejan desde el secundario al primario directamente como el

producto de su relación de transformación.

Ecuación 6 Voltaje en el primario

E1 = α Z2



3. Todas las corrientes secundarias se reflejan al primario en proporción inversa a la

relación de transformación.

Ecuación 7 Corriente en el primario

I1 = I2 / α



4. Las pérdidas en el cobre de transformador por unidad se pueden obtener por medio de

la siguiente ecuación.

Ecuación 8 Pérdidas en el cobre

Pcu = I12 r1 + I2

2 r2 = (I2 / α)

Fuente: (Orrego, 2014)


2.1.9. Pruebas de un transformador, referencia práctica 4

2.1.9.1. Prueba de circuito abierto

En esta prueba se considerará únicamente el transformador de dos arrollamientos. Se

aplica la tensión nominal V1 en cualquiera de los dos arrollamientos del transformador,

con el otro arrollamiento abierto, y se toman las lecturas de la potencia de entrada en

vacío P₀ y la corriente en vacío I₀. Usualmente, la tensión nominal se aplica al

arrollamiento de baja tensión.

11

Ilustración 2 Esquema para prueba de circuito abierto

Fuente: (Jordi De La Hoz, 2012)


2.1.9.2. Prueba de corto circuito

En esta prueba se aplica una tensión a un arrollamiento, usualmente el arrollamiento de

alta tensión, con el otro arrollamiento puesto en cortocircuito sólidamente. La tensión

reducida, llamada frecuentemente tensión de impedancia, se selecciona para que la

corriente de cortocircuito Icc no ocasione daño en los arrollamientos. Se escoge

usualmente Icc como la corriente en plena carga.

Ilustración 3 Esquema para prueba de corto circuito

Fuente: (Jordi De La Hoz, 2012)


2.1.9.3. Prueba de polaridad

La polaridad de un transformador se define según el sentido en que las bobinas se

encuentran arrolladas sobre el núcleo del transformador, teniendo así el sentido relativo

del flujo de la corriente entre los terminales de alta tensión (H1 y H2) con relación a la

Vac

12

dirección del flujo de la corriente en los terminales de baja tensión (x1 y x2). La prueba

de polaridad consiste en los siguientes pasos:

1. Se conecta el devanado de alta tensión a una fuente de bajo voltaje y se la considera

como bobina de referencia.

2. Se coloca un puente entre uno de los terminales de la bobina de referencia y el

terminal adyacente en el lado de baja tensión.

3. Utilizando un voltímetro se realiza la medición entre los terminales opuestos de la

bobina de referencia y el terminal adyacente en el lado de baja tensión.

Polaridad aditiva

Esta polaridad se da cuando el arrollamiento de la bobina del secundario se da en el

mismo sentido que la bobina del primario lo que hará que los flujos de los dos bobinados

se sumen. La medición del voltímetro será mayor que la suministrada por la fuente a los

terminales de alta tensión. Los terminales H1 y X1 se encuentran cruzados.

Polaridad substractiva

Esta polaridad se da cuando el arrollamiento de la bobina del secundario se da en el

mismo sentido que la bobina del primario lo que hará que los flujos de los dos bobinados

se resten. La medición del voltímetro será menor que la suministrada por la fuente a los

terminales de alta tensión. Los terminales H1 y X1 son adyacentes.

2.1.10. Modelo real de un transformador

Ilustración 4 Modelo real de un transformador

Fuente: (Mora, 2013)


13

Conexiones de transformadores

Conexiones monofásicas

Ilustración 5 Conexión en paralelo y en serie de devanados de transformador de igual

voltaje

Fuente: (Mora, 2013)


Obsérvese que las combinaciones de voltaje que producen las cuatro conexiones que se

muestran en la ilustración 5 son, respectivamente, 230/20 V, 230/10V, 115/20V Y

115/10V.Si bien se producen cuatro combinaciones de voltajes y corrientes con esas

conexiones, solo se producen tres relaciones que son 11.5, 23 y 5.75

Solo se pueden conectar en paralelo bobinas de idénticos voltaje nominales. La razón de

ello, como se ve en la ilustración 5 (d) es que cuando se conectan en paralelo, los

voltajes inducidos se oponen instantáneamente entre sí. Así, si dos bobinas que tienen

voltajes nominales desiguales se conectan en paralelo, se desarrollan grandes corrientes

14

de circulación en ambos devanados debido a que su impedancia interna equivalente es

relativamente pequeña, mientras que la diferencia neta entre los voltajes desiguales

inducidos puede ser relativamente grande. Sin embargo, cuando las bobinas se conectan

en serie, se pueden usar combinaciones de polaridad aditiva y sustractiva

Conexiones trifásicas.

Para transformar una fuente de voltaje trifásico se necesitan ya sea un banco de tres

transformadores monofásicos idénticos, como se ve en la ilustración 6, o bien un solo

transformador polifásico que tenga seis devanados, en un núcleo común de material

ferromagnético.

En esta descripción emplearemos transformadores monofásicos individuales, pero las

mismas conexiones y resultados se obtienen con devanados individuales idénticos en un

transformador polifásico. Nótese que los transformadores individuales de la figura tienen

la misma capacidad de Kva y los mismos voltajes nominales de alta y baja, también

obsérvese que los transformadores se fasean en forma individual y se marcan

adecuadamente para que el subíndice de número impar presente polaridad positiva

instantánea, tanto en los lados de alto como bajo voltaje.

Ilustración 6 Transformadores monofásicos idénticos mostrando las identificaciones de

polaridad

Fuente: (Chapman, 2012)


15

Conexión Delta (Δ) –Delta (Δ).

La ilustración 7 muestra la conexión de tres transformadores monofásicos idénticos. Los

diagramas vectoriales desprecian la corriente magnetizante, las caídas por impedancias

en los transformadores y está dibujado en relación al factor de potencia unitario entre la

tensión de fase y la corriente de fase. De este modo, IAB está en fase con VAB.

Los diagramas vectoriales están mostrados para una carga equilibrada. Deberá notarse

que las corrientes de línea son veces la corriente de fase y están desfasadas 30° atrás

de la corriente de fase; el desplazamiento angular de 30° existe siempre para todas las

cargas equilibradas, haciendo caso omiso del factor de potencia.

Para transformadores idénticos, que tienen relaciones de transformación iguales e

impedancias iguales, no existe corriente circulante entre la delta primaria o secundaria, y

los transformadores se repartirán igualmente la carga total.

Ilustración 7 Conexión delta – delta de transformadores

Fuente: (Perez, 2014)


16

Conexión Estrella (Y)- Estrella (Y).

Para esta conexión pueden dibujarse los diagramas vectoriales en la misma forma que

para la conexión delta-delta. La tensión de línea es veces la tensión de fase, y las dos

están desplazadas entre si 30°. La relación de transformación es la misma que para el

transformador individual.

Los bancos Y-Y pueden funcionar con los neutros conectados a tierra de manera similar,

el neutro del primario se conecta al neutro de la fuente de potencia. Con el neutro

aislado, cualquier desequilibrio en la carga o cualquier carga monofásica conectada a

través de un transformador, o bien entre líneas, causara un desplazamiento de la posición

del neutro eléctrico, y las tensiones por fase estarán desequilibradas.

Ilustración 8 Conexión estrella – estrella de transformadores



17

Conexión Delta (Δ) – Estrella (Y).

En la ilustración 9 se muestran las conexiones y diagramas vectoriales para el arreglo

Δ-Y alimentando una carga equilibrada de factor de potencia unitario.

En los diagramas fasoriales se observa que las tensiones y corrientes de la línea primaria

y secundaria están desfasadas 30°entre sí. La relación de las tensiones de línea del

primario al secundario es 1/ veces la relación de transformación para un

transformador monofásico del banco.

El uso de un banco semejante permite un neutro a tierra en el lado secundario,

proporcionando de este modo un servicio de 3 fases 4 hilos. El desequilibrio en las

cargas causa un desequilibrio de tensión muy pequeño, ya que el primario del

transformador está conectado en delta.

Ilustración 9 Conexión delta-estrella de transformadores



18

Conexión Estrella (Y) – Delta (Δ)

Esta conexión es muy similar a la conexión Δ-Y. Aparece un desfasamiento de 30° en

las tensiones de línea entre el primario y el secundario, y las corrientes de tercera

armónica fluyen en la Δ para proporcionar flujo senoidal.

La relación entre las tensiones primarias y secundarias es veces la relación de

espiras del transformador. Cuando funciona en Y-Δ, se acostumbra y es conveniente

conectar a tierra el neutro primario, obteniéndose de otra forma un sistema de 4 hilos.

Ilustración 10 Conexión estrella-delta de transformadores



19

Conexión delta abierta (V-V)

Una ventaja de la conexión Δ-Δ se encuentra en el hecho de que si se quita uno de los

transformadores del banco , debido a una falla o bien a otra causa, los dos restantes

continuaran para proporcionar una salida trifásica a la carga. Si se quita el transformador

1 del banco tanto en el primario como secundario, aparecen las mismas tensiones de

línea en los diagramas vectoriales aparecen como la suma de las tensiones de los

transformadores 2 y 3.

En esta conexión la capacidad combinada de dos transformadores, esto es, 2/3 de la

salida trifásica, no está disponible si los transformadores no se sobrecargan.

La relación de volt-amperes (VA) de la delta abierta a la Δ-Δ es de 1/ =0.577. De aquí

que, cuando dos transformadores están en delta abierta, únicamente está disponible el

0.866 de la capacidad monofásica combinada (0.577/0.667). A este factor se lo conoce

algunas veces por factor de servicio.

2.1.11. Enfriamiento de transformadores

Los transformadores pueden enfriarse por aire, aceite o agua. Cualquiera que sea el

método de enfriamiento, el problema esencial es el de la transferencia del calor del

hierro y cobre del transformador al medio refrigerante. Esta transferencia del calor se

lleva a cabo por convección natural del aceite o del aire, convección forzada del aceite o

del aire, transferencia de calor del aceite al aire o transferencia del aceite al agua.

(Manzano, 2014)

2.1.12. Transformadores para instrumentos

Los transformadores para instrumentos se dividen en dos clases: transformadores de

potencia y transformadores de corriente.

El transformador de potencial tiene devanados especiales: el primario para alto voltaje y

el secundario para bajo voltaje. Este transformador tiene muy baja capacidad de potencia

20

y su único propósito es tomar el voltaje del sistema para mostrarlo a los instrumentos

que lo monitorean.

Los transformadores de corriente toman la corriente de la línea y la reducen a un nivel

seguro y medible. Cada uno sirve a dos propósitos (1) aislar el circuito de alta tensión

del circuito de medición, para proteger los aparatos de medición y al operador;(2) hacer

posible la medición de altas tensiones, con instrumentos de baja tensión (usualmente

115V), o grandes corrientes con amperímetros de baja corriente (por lo general 5A),

cuyo procedimiento simplifica mucho el problema de la medición. (Oliva, 2012)

2.1.13. Eficiencia del transformador

La indicación del vatímetro en la prueba de cortocircuito da las pérdidas en el cobre,

tanto del devanado primario como del secundario, a la potencia nominal. Dado que las

únicas otras pérdidas que se tienen en el transformador son las del núcleo, o en el hierro,

se pueden determinar con la prueba de circuito abierto.

La ilustración 2 muestra las conexiones de los instrumentos para la prueba a circuito

abierto. Se lleva a cabo en el lado de bajo voltaje simplemente porque los bajos voltajes

están más a la mano y hay menos peligro para el personal al hacer esas mediciones. En

el caso de un transformador de devanados múltiples, la prueba se lleva a cabo en el

devanado de menor voltaje que se disponga. Sin embargo, se debe tener cuidado para

ver que las terminales de alto voltaje estén aisladas correctamente entre si y del personal

que hace la prueba. El procedimiento de prueba consiste en los siguientes pasos:

1. Se eleva el voltaje partiendo desde cero hasta que el voltímetro indique el voltaje

nominal del devanado de bajo voltaje en particular.

2. Se anota la potencia P a circuito abierto, el voltaje nominal V, y la corriente de

magnetización Im, que indican el vatímetro, el voltímetro y el amperímetro,

respectivamente.

3. Se calcula la pérdida en el núcleo mediante la ecuación 9, en donde Rx es la

resistencia del devanado de bajo voltaje que se haya seleccionado.

21

Ecuación 9 Pérdidas en el núcleo

Pn = P – (Im)2 Rx

Fuente: (E. E. Staff del M. I. T., 2011)


El paso 3 se lleva a cabo solo en el caso de transformadores relativamente pequeños. Los

grandes tienen devanados de bajo voltaje con resistencias relativamente bajas, ya que

conducen corrientes relativamente altas y se embobinan con alambre más grueso. Como

la resistencia del devanado es baja y la corriente de magnetización es muy pequeña, la

pérdida en el cobre sin carga, por lo común, es una pequeña fracción de lo indicado, por

el vatímetro y en general, se pasa por alto.

Como en el caso de la prueba de cortocircuito, adviértase que la de circuito abierto

también consume una fracción muy pequeña de los KVA o VA totales nominales del

transformador. La pérdida en el núcleo representa normalmente una pequeña fracción

del porcentaje de la capacidad del transformador. (E. E. Staff del M. I. T., 2011)

2.1.14. Eficiencia máxima de un transformador

La eficiencia máxima siempre se presenta en el punto de carga en el que las pérdidas

fijas son iguales a las variables. Para eficiencia máxima en un transformador, las

pérdidas variables en el cobre (Pc), deben ser iguales a las pérdidas fijas en el núcleo o

sea.

Ecuación 10 Pérdidas en el cobre

I2 2 Re 2 = PC

Fuente: (Álvarez, 2009)


Pero la corriente de carga a la cual se presenta la eficiencia máxima es:

Ecuación 11 Corriente de la carga

Fuente: (Álvarez, 2009)


22

2.1.15. Rendimiento del transformador

El rendimiento de un transformador puede obtenerse por carga directa o bien por el

método de pérdidas. El método de pérdidas se utiliza únicamente en trabajo comercial.

Si se conocen las pérdidas en vacío y las pérdidas a plena carga, a tensión y corrientes

nominales, respectivamente, el rendimiento es:

Ecuación 12 Rendimiento del transformador

Fuente: (Manzano, 2014)


2.1.16. Autotransformadores

El autotransformador es uno de los dispositivos más eficientes que conoce la tecnología.

La eficiencias típicas de los autotransformadores van desde más de 99 hasta muy cerca

del 100 por ciento. Además, para el mismo tamaño de núcleo y construcción de

devanados, la capacidad de transferencia de KVA en los autotransformadores es mucho

mayor que la de los transformadores convencionales de aislamiento. (Álvarez, 2009)

2.1.17. Diagrama fasorial

Transformador ideal sin carga

En la ilustración 11 se muestra el diagrama fasorial para el transformador ideal sin carga.

Si se examina ese diagrama se encontraran las siguientes relaciones importantes:

1. E1 es de magnitud igual y opuesta a V1.

2. E2 está en fase con E1, pero se opone, en 180°, a V2.

3. La corriente de magnetización Im está retrasada 90°con respecto a V1 y produce Øm,

en fase con Im.

23

Ilustración 11 Diagrama fasorial sin carga



Ecuación 13 Suma fasorial

V1 / α = E2 = V2 + I2 Ze2



1. V1 / α (o E2) es la suma fasorial de V2 e I2Z2, como se muestra en la ecuación.

2. La suma fasorial de I2 Re2 + I2Jxe2 es I2Ze2.

Ilustración 12 Circuito equivalente aproximado con el primario referido al secundario



24

Ilustración 13 Diagrama fasorial del circuito equivalente con el primario referido al

secundario



3. I2 está retrasada un ángulo Ø con respecto a V2 (una carga con Fp en retraso).

4. I2 Re2 está en fase con I2 e I2Xe2 precede 90° a I2.

5. V1/ α representa el voltaje sin carga del secundario por las razones que se mostraron

antes en la ecuación.

25

CAPÍTULO III

3. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN

3.1. Diseño

Se procedió a realizar el diseño a partir de una plancha de plywood como base y

gráficos de los posibles equipos a utilizar en nuestro panel para definir el lugar

apropiado.

Ilustración 14 Vistas de bocetos

Fuente: Los autores

Teniendo una posible ubicación de equipos se procedió a verificar si era factible dicha

disposición en el tablero.

Ilustración 15 Ubicación de bocetos

Fuente: Los autores

26

Una vez teniendo claro la ubicación de los equipos se procedió a realizar los calados de

cada uno de los equipos que necesiten ser empotrados al módulo.

Ilustración 16 Vista frontal de bosquejo de tablero

Fuente: Los autores

Se procedió a realizar el montaje en la mesa que servirá de base para el módulo.

Ilustración 17 Montaje de bosquejo en mesa base

Fuente: Los autores

Ya con una nocion de la posible ubicación de los equipos se procedió a imprimir en

tamaño real el primer borrador .

27

Ilustración 18 Impresión de borrador en tamaño real

Fuente: Los autores

Ilustración 19 Diseño en CAD de la parte frontal del módulo

Fuente: Los autores

Ya con una idea más clara se realizaron las correcciones y se definió la ubicación final

de los equipos y elementos que iban a estar instalados en el panel.

28

Ilustración 20 Vista del Banco de Transformadores

Ilustración 21 Vista de parte frontal del banco

Fuente: Los autores

Fuente: Los autores

29

3.2. Construcción

Para la construcción del banco de pruebas se realizó previamente un análisis de las

necesidades que se van a requerir, partiendo de un bosquejo previo, teniendo en mente

las prácticas a realizarse y un listado de equipos necesarios para llevarlas a cabo. Con el

diseño hecho en AutoCAD y los materiales adquiridos, se le entregó a un tablerista local

con la infraestructura de taller metalmecánico adecuado para que realice los respectivos

trabajos, el cual siguió una secuencia lógica para la construcción como se detalla a

continuación.

1. Conocer y estudiar el plano a realizar.

2. Listar materiales necesarios.

3. Hacer acopio de materiales.

4. Realizar medición de equipos a instalar (Analizador, Breaker, Porta fusible, Bornera).

5. Marcas y realizar cortes y perforaciones.

6. Ensamblar materiales.

7. Soldar, taladrar y roscar.

8. Revisar y verificar.

9. Pintar.

Para la realización de los trabajos de construcción se utilizó una serie de materiales,

herramientas y máquinas las cuales se citan las siguientes:

a) Útiles de medida y trazado

Metro y útiles de medida

Pie de rey

Reglas y escuadras

b) Útiles de corte

Cizalla

Caladora

c) Soldadura dura

Grupo eléctrico de soldadura

30

d) Herramientas manuales

Juego de limas

Juego de llaves

Otras herramientas

e) Herramientas eléctricas

Taladro

Amoladora

f) Materiales

1 Plancha de hierro negro de 3mm 1.22x2.44 m

1 Litro de Pintura Electrostática color marfil

Para la construcción de la estructura de soporte se precisó utilizar diferentes tipos de

materiales como los que se citan a continuación.

a). 2 tubo cuadrado de 1 ½ x 1 ½ x 2 m

b). ½ Litro de pintura Esmalte Negra

c) Soldadura eléctrica

3.3. Ensamblaje

Una vez terminada la construcción se trasladó tanto el panel como la estructura a las

instalaciones de la universidad específicamente en el laboratorio de transformadores en

el cual se realizó el montaje del panel sobre la estructura con pernos cabeza de coco y el

tablero se lo ajustó a la mesa con los pernos de anclaje los cuales permitieron que la

estructura se encuentre firme y segura.

Ya con el tablero de pruebas en su lugar, se realizó el montaje de los equipos que van

sobre el mismo en cada uno de los calados a los que correspondían.

3.4. Cableado

Una vez dispuesto todos los elementos en el módulo y las canaletas para conductores, se

procederá con las interconexiones de todos los elementos principales y secundarios con

31

cable THHN #14 para el control y cable THHN#12 para la fuerza, una cantidad de

conductores se recogerán y ordenarán en canaletas, peinando los hilos sin cruces, en lo

que sea posible y todos los conductores tendrán la marca que les corresponde por

esquema para poder identificarlos, para la conexión de conductores se utilizaron

terminales tipo espada, tipo ojo y tipo punta para los distintos contactos eléctricos.

Ilustración 22 Referencia de elementos del banco de pruebas

Fuente: Los autores

32

3.5. Elementos del banco

3.5.1. Barra de alimentación

Cable concéntrico 4 en 1 #10 AWG

240V, 3PH, 3Líneas#10+#10 Tierra

Enchufe trifásico macho 3P+Tierra, 400V, 32A

Breaker principal

Schneider, 3 polos, 32 A, modelo: C60N/C32

3.5.2. Variac 3PH 0-240V/12A/3KVA

Superior electric, modelo 117CU-3

3.5.3. Analizador de red

SELEC, modelo: MFM384

Parametros; Vl-l, Vf, Il, If, P, Q, S, fp, KWh

Alimentación:85-270V 60 Hz

3 Porta fusible CAMSCO, Modelo: RT18-32, Fusible (10x38) 2 A.

3 Transformadores de corriente VOLTO, modelo: V-JDM201, 40/5 class: 0.5

3.5.4. Barra de Tierra

5 Borneras verdes

3.5.5. Barra de Conexión Trifásica con Neutro 480V/10A Max

Línea R: 4 borneras color rojo

Línea S: 4 borneras color azul

Línea T: 4 borneras color amarillo

Línea N: 4 borneras color negro

3.5.6. Barra de Interconexión 0-380V, 5A Max.

3 Porta Fusible CAMSCO, Modelo: RT18-32, Fusible (10x38), 5 A

Selector 3 PH, 2 Posiciones on/off, Marca: JUCHE, Modelo: VCH13-63

33

2 Luces Piloto VOLTO, 220V , 20mA, LED Verde, Modelo: AD22-22D

3.5.7. Conjunto de medidor de parámetros

Alimentación/Protección

Porta fusible CAMSCO, Modelo: RT18-32, Fusible (10x38), 2A

Switch on/off 1 polo

Luz piloto VOLTO, 220V , 20mA, LED Verde, Modelo: AD22-22D

Analizador de Red, SELEC, Modelo: MFM384

Medición de voltaje

4 Borneras: R, S, T, N

3 Porta fusible CAMSCO, Modelo: RT18-32, Fusible (10x38) 2 A

Medición de corriente

6 Borneras: I1, I2, I3

3 Porta fusible CAMSCO, Modelo: RT18-32, fusible (10x38) 5 A

3 Transformadores de corriente VOLTO, modelo: V-JDM201, 40/5 Class: .5

12 Borneras para conexión de TC

3.5.8. Banco de transformadores monofásicos

3 Transformadores 1PH, 1KVA, 120/240V

7 Borneras, devanado de baja tensión / 7 borneras, devanado de alta tensión

7 Porta fusible CAMSCO, modelo: RT18-32, fusible (10x38) 5 A, Devanado BT

7 Porta fusible CAMSCO, modelo: RT18-32, fusible (10x38) 2 A, Devanado AT

3.5.9. Barras de carga

Breaker 3P 10A, VOLTO, modelo: DZ49-63

Luz Piloto VOLTO, 220V , 20mA, LED verde, modelo: AD22-22D

5 Borneras de conexión R, S, T, N, T

3.5.10. Osciloscopio

Marca: GWINSKET, modelo: GAS-2104

34

CAPÍTULO IV

4. PRÁCTICAS

4.1. PRÁCTICA #1

4.1.1. DATOS INFORMATIVOS

MATERIA: Máquinas Eléctricas I

PRÁCTICA: N° 1

NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20

NOMBRE DOCENTE: Ing. Otto W. Astudillo A. MAE.

TIEMPO ESTIMADO: 2 Horas

4.1.2. DATOS DE LA PRÁCTICA

TEMA: BANCO DE PRUEBAS PARA TRANSFORMADORES.

a) OBJETIVO GENERAL:

Conocer el banco de pruebas utilizado para realizar las correspondientes prácticas de

transformadores.

b) OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Identificar los bloques de elementos que forman el tablero.

2. Identificar cada uno de los elementos que forman cada bloque.

3. Probar cada uno de los elementos y verificar su correcto funcionamiento.

c) MARCO TEÓRICO

1. Instrumentación para corriente alterna.

2. Fuentes variables de corriente alterna.

3. Normas de seguridad de un laboratorio.

4. Normas de procedimientos para un laboratorio.

5. Formatos para registro de valores experimentales.

6. Formatos para elaborar y presentar informes de laboratorio.

35

d) PROCEDIMIENTO

1. Revisar y analizar el correspondiente diagrama del tablero.

2. Identificar cada uno de los elementos que forman el módulo de pruebas.

3. Verificar el correcto funcionamiento de cada uno de los elementos, utilizando el

correspondiente protocolo de pruebas.

4. Generar el reporte de operatividad de cada uno de los elementos.

5. Establecer observaciones, comentarios y conclusiones de la práctica.

e) RECURSOS

1. Banco de pruebas para transformadores.

2. Instrumentación para: tensión, corriente, potencia activa, reactiva, compleja y

factor de potencia.

3. Formatos para registro de valores experimentales y resultados.

4. Cargas eléctricas.

5. Cables de laboratorio.

f) ANEXOS

1. Formato para verificación de funcionamiento de transformadores.

2. Formato para verificación de funcionamiento de alimentadores.

3. Formato para verificación de funcionamiento de analizadores.

4. Formato para verificación de funcionamiento de multímetros.

5. Formato para verificación de funcionamiento de osciloscopio.

6. Formato para verificación de funcionamiento de borneras.

7. Formato para verificación de funcionamiento de protecciones.

8. Formato para verificación de funcionamiento de cables.

9. Formato para verificación de funcionamiento de cargas.

10. Formato para verificación de funcionamiento de estructura.

g) BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA

1. CHAPMAN, STEPHEN J., MÁQUINAS ELÉCTRICAS, MC GRAW HILL,

2012

36

2. TURAN GONEN, ELECTRICAL MACHINES WITH MATLAB®, SECOND

EDITION, CRC PRESS, 2011

h) CRONOGRAMA/CALENDARIO

De acuerdo con la planificación de cada docente.

37

4.2 PRÁCTICA #2

4.2.1 DATOS INFORMATIVOS


PRÁCTICA N° 2



TIEMPO ESTIMADO: 2 horas

4.2.2 DATOS DE LA PRÁCTICA

TEMA: RELACION FUNDAMENTAL DE TRANSFORMACION.


Probar la relación fundamental de transformación aplicada a un transformador

monofásico ideal.


1. Entender el principio de funcionamiento de un transformador.

2. Determinar la relación existente entre tensión, corriente y número de espiras en

un transformador.

3. Probar la relación existente entre capacidad, voltaje y corriente, tanto en el

devanado primario como en el secundario.

4. Evaluar los conceptos desarrollados mediante un cuestionario de preguntas.

c) MARCO TEÓRICO

1. Principio de funcionamiento de un transformador monofásico ideal.

2. Relación fundamental de transformación.

3. Diseño y construcción de un transformador monofásico de pequeña potencia.

d) PROCEDIMIENTO

1. Revisar y analizar el correspondiente diagrama eléctrico.

38

2. Utilizando el banco de pruebas para transformadores, realizar las

correspondientes conexiones.

3. Tomar las mediciones indicadas y completar las respectivas tablas de pruebas.


5. Generar el respectivo reporte de la práctica.

e) RECURSOS


2. Instrumentación para: tensión, corriente, potencia activa, reactiva, compleja y

factor de potencia.

3. Carga resistiva monofásica.



6. Formatos para registro de resultados.

f) REGISTRO DE RESULTADOS

1. Principio de funcionamiento de un transformador.

2. Tabla N.- 1.

3. Prueba a vacío. Medición de tensiones.

4. Tabla N.- 2.

5. Tabla N.- 3.

6. Prueba con carga

7. Tabla N.- 4.

8. Tabla N.- 5.

9. Solución a cuestionario de preguntas.

10. Observaciones, comentarios y conclusiones.

g) ANEXOS

1. Diagramas eléctricos.

2. Diagramas de conexiones.

3. Formatos para registro de mediciones y resultados.

39

4. Cuestionario de preguntas.

5. Proyecto.

h) BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA


2012



i) CRONOGRAMA/CALENDARIO


j) CUESTIONARIO.

1. ¿La relación fundamental de transformación se cumple para cualquier porcentaje

de carga?

2. ¿La relación fundamental de transformación es aplicable para transformadores

reales? Explique.

3. Si un transformador es alimentado por una tensión de frecuencia cero, demostrar

que no existe inducción en el devanado secundario.

4. Diferencias y similitudes entre un transformador considerado ideal y el utilizado

para el desarrollo de la práctica (real).

5. ¿Por qué un transformador calienta? Explique.

6. ¿Por qué un transformador genera un zumbido? Explique.

7. ¿Por qué es necesario proteger un transformador con un dispositivo de acción

lenta? Explique.

8. ¿Por qué el núcleo de un transformador debe ser laminado y aislado entre chapa

y chapa? Explique.

9. ¿Por qué es necesario, ventilar, enfriar o refrigerar un transformador? Explique.

10. ¿Qué significa ¨calidad de un núcleo¨? Explique.

11. Experiencias suscitadas durante el desarrollo de la práctica.

40

12. Sobre construcción de transformadores:

13. Cobre, características, procedencia, costos.

14. Aislantes, características, procedencia, costos.

15. Tipos de refrigerantes, características, procedencia, costos.

16. Hierro, características, procedencia, costos.

17. Sobre protección de transformadores

18. Tipos,características, procedencia y costos para protección en alta y baja tensión.

19. Sobre constructores de transformadores:

20. Marcas nacionales y extranjeras.

21. Características técnicas y costos.

22. Proyecto:

Evaluar y cotizar la instalación de un transformador monofásico de 7.9 KV/120–

240 V (lista de materiales y costos).

41

Ilustración 23 Prueba Nº 1: principio de funcionamiento de un transformador

Fuente: Los autores

42

Tabla 1 Referencia práctica 2

Fuente: Los autores

VALORES MEDIDOS OBSERVACIONES

V1 / V

I1 / A

P1 / W

Q1 / VAR

S1 / VA

FP / Atr

θ V1 / Gra

θ V2 / Gra

43

Ilustración 24 Prueba Nº 2: Prueba a vacío, medición de tensiones

Fuente: Los autores

44

Ilustración 25 Prueba Nº 3: Prueba con carga

Fuente: Los autores

45

Tabla 2 Medición de tensiones

ITEM TENSIONES VALOR

TEÓRICO

VALOR

EXPERIM

ENTAL

% ERROR N1 / ESP N2 / ESP A = N1 /

N2

OBSERVA

CIONES

1 T4 - T7

2 T1 - T2

3 T1 - T3

4 T2 - T3

5 T4 - T5

6 T4 - T6

7 T5 - T6

8 T6 - T7

9 T8 - T9

10 T8 - T10

11 T8 - T11

12 T9 - T10

13 T9 - T11

Fuente: Los autores

46

Tabla 3 Medición de tensiones

ITEM TENSIONES VALOR

TEÓRICO

VALOR

EXPERIME

NTAL

% ERROR N1 / ESP N2 / ESP A = N1 / N2 OBSERVA

CIONES

1 T4 - T7

2 T1 - T2

3 T1 - T3

4 T2 - T3

5 T4 - T5

6 T4 - T6

7 T5 - T6

8 T6 - T7

9 T8 - T9

10 T8 - T10

11 T8 - T11

12 T9 - T10

13 T9 - T11

Fuente: Los autores

47

Tabla 4 Prueba con carga

ITEM VARIABLES VALOR

EXPERIMENTAL OBSERVACIONES

1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 SP2

VERIFICACION DE LA RELACION FUNDAMENTAL DE

TRANSFORMACION

a = V1 / V2 = N1 / N2 = I2 / I1

Fuente: Los autores

48

Tabla 5 Prueba con carga valores nominales



1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 SP2

VERIFICACION DE LA RELACION FUNDAMENTAL DE

TRANSFORMACION

a = V1 / V2 = N1 / N2 = I2 / I1

Fuente: Los autores

49

4.3 PRÁCTICA #3



PRÁCTICA N° 3





TEMA: TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION.


Realizar una aplicación de la relación fundamental de transformación mediante el

análisis del comportamiento, de un modelo de transformador de distribución.


1. Análisis con carga balanceada

2. Análisis con carga desbalanceada

3. Análisis de la corriente de descarga a tierra.

4. Análisis de, tensión, corriente, potencias y factor de potencia en el lado de la

fuente.

c) MARCO TEÓRICO

1. Principio de funcionamiento de un transformador.


50

3. Descarga de corriente a tierra.

4. Transformadores para distribución de energía eléctrica.

d) PROCEDIMIENTO

1. Utilizando el banco de pruebas para transformadores, realizar el correspondiente

diagrama de conexiones.


3. Utilizando el respectivo formato, registrar los valores experimentales.

4. Utilizando el respectivo formato, registrar cálculos y resultados.


6. Generar el respectivo reporte de la práctica.

e) RECURSOS


2. Instrumentación para: tensión, corriente, potencia Activa,

3. Reactiva, compleja y factor de potencia.

4. Cargas resistivas monofásicas.


6. Formato para registro de valores experimentales.

7. Formato para registro de resultados.


1. Prueba N.- 1: Transformador de distribución. Carga balanceada.

2. Tabla N.- 1.

3. Tabla N.- 2.

4. Prueba N.- 2: Transformador de distribución. Carga des balanceada.

5. Tabla N.- 3.

6. Tabla N.- 4.

51


g) ANEXOS

1. Diagramas eléctricos.


3. Formatos para registro de mediciones y resultados.



2012





52

Ilustración 26 Prueba Nº 1: Transformador de distribución con carga balanceada

Fuente: Los autores

53

Ilustración 27 Prueba Nº 2: Transformador de distribución con carga desbalanceada

Fuente: Los autores

54

Tabla 6 Valores de tensiones y corrientes carga balanceada

Fuente: Los autores

VARIABLES VALOR

TEÓRICO

VALOR

EXPERIMENTAL

%

ERROR OBSERVACIONES

V1

VA

VB

V2

A1

A2

A3

A4

A5

55

Tabla 7 Valores de potencia. Carga balanceada

VARIABLE

S

VALOR

TEÓRIC

O

VALOR

EXPERIMENTA

L

%

ERRO

R

OBSERVACIONE

S

AL

IME

NT

AC

ION

P

Q

S

FP

CA

RG

A 1

P

Q

S

FP

CA

RG

A 2

P

Q

S

FP

CA

RG

A 3

P

Q

S

FP

Fuente: Los autores

56

Tabla 8 Valores de tensiones y corrientes. Carga desbalanceada

Fuente: Los autores

VARIABLES VALOR

TEÓRICO

VALOR

EXPERIMENTAL

%

ERROR OBSERVACIONES

V1

VA

VB

V2

A1

A2

A3

A4

A5

57

Tabla 9 Valores de potencia. Carga balanceada

VARIABLE

S

VALOR

TEÓRIC

O

VALOR

EXPERIMENTA

L

%

ERRO

R

OBSERVACIONE

S A

LIM

EN

TA

CIO

N

P

Q

S

FP

CA

RG

A 1

P

Q

S

FP

CA

RG

A 2

P

Q

S

FP

CA

RG

A 3

P

Q

S

FP

Fuente: Los autores

58

4.4 PRÁCTICA #4



PRÁCTICA N° 4



TIEMPO ESTIMADO:2 horas

4.4.2. DATOS DE LA PRÁCTICA

TEMA: MODELO REAL DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.

a. OBJETIVO GENERAL:

Determinar el modelo real de un transformador monofásico.

b. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Determinar la polaridad de un transformador.

2. Determinar la admitancia del núcleo del transformador.

3. Determinar la impedancia equivalente de los devanados del transformador.

4. Determinar el modelo real del transformador referido al lado de baja tensión.

5. Determinar el modelo real del transformador referido al lado de

6. Alta tensión.

c. MARCO TEÓRICO

1. Prueba de polaridad.

2. Prueba de circuito abierto

59

3. Prueba de corto circuito.

4. Modelos reales de un transformador.

d. PROCEDIMIENTO

1. Utilizando el banco de pruebas para transformadores, realizar los correspondientes

diagramas de conexiones.


3. Utilizando el formato correspondiente registrar los valores experimentales.

4. Registrar cálculos y resultados.


6. Generar el reporte de la práctica.

e. RECURSOS


2. Instrumentación para: tensión, corriente, potencia activa.




f. REGISTRO DE RESULTADOS

1. Prueba N.- 1: Prueba de polaridad.

Tabla N.- 1.

2. Prueba N.- 2: Prueba de circuito abierto.

Tabla N.- 2.

Tabla N.- 3

3. Prueba N.- 3: Prueba de corto circuito.

Tabla N.- 4.

Tabla N.- 5.

60

4. Modelo real completo Tabla N.- 6.

5. Modelo real simplificado Tabla N.- 7.

6. Recomendaciones, observaciones y conclusiones.

g. ANEXOS

1. Diagrama eléctrico.

2. Diagrama de conexiones.

3. Formatos para mediciones y resultados.


h. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA


2012



i. CRONOGRAMA/CALENDARIO

De acuerdo a la planificación de cada docente.

61

Ilustración 28 Prueba Nº 1: Prueba de polaridad

Fuente: Los autores

Tabla 10 Valores de prueba de polaridad

Fuente: Los autores

TABLA N° 1: VALORES OBTENIDOS DE LA PRUEBA DE POLARIDAD

Prueba V prueba V T1 T3 T8 T11 TIPO DE POLARIDAD

1 60 V +

2 100 V +

62

Ilustración 29 Prueba N° 2: Prueba de circuito abierto

Fuente: Los autores

Tabla 11 Valores en el lado de baja tensión

Fuente: Los autores

TABLA N° 2: VALORES VISTOS DESDE EL LADO DE BAJA TENSION

/120 V

V Prueba A / ICA W /

PCA

Zeq

()

Zeq

()

Req

()

jXeq

()

a = N1 / N2

VBT

NOMINAL =

120 V

63

Ilustración 30Prueba N° 3: Prueba de corto circuito

Fuente: Los autores

Tabla 12 Valores visto desde alta tensión

Fuente: Los autores

TABLA N°3: VALORES VISTOS DESDE EL LADO DE ALTA TENSIÓN /240 V

VPrueba V / Vcc A / Icc W / Pcc Zeq Req J Xeq a = N1 /

N2

0 V

I AT (NOMINAL) =

2 A

64

Tabla 13 Valores prueba de circuito abierto y corto circuito

Fuente: Los autores

TABLA N°4: VALORES OBTENIDOS DE LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO

VARIABLE a = N1 / N2 Yex () gn () jbm () Zex () Req () jXeq ()

VISTO DESDE BT / 12O V


VISTO DESDE BT 500 V

TABLA N°5: VALORES OBTENIDOS DE LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

VARIABLE a = N1 / N2 Zeq () Req() jXeq () R1 () jX1 () R2 () jX2 ()




65

Ilustración 31 Modelo real completo del transformador

Fuente: Los autores

Tabla 14 Valores de impedancia del transformador

TABLA N° 6: VALORES DE IMPEDANCIAS DEL TRANSFORMADOR

VARIABLE a = N1 / N2 R1 () Jx1 () R2 () jX2 () Rex () jXex () VBT VAT




Fuente: Los autores

66

Ilustración 32 Modelo real simplificado del transformador

Fuente: Los autores

Tabla 15 Valores de impedancias del transformador

TABLA N° 7: VALORES DE IMPEDANCIAS DEL TRANSFORMADOR

VARIABLE a = N1 / N2 Req () jXeq () Rex () jXex () VBT VAT




Fuente: Los autores

67

4.5 PRÁCTICA #5



PRÁCTICA N° 5





TEMA: RENDIMIENTO DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.


Determinar rendimiento de un transformador monofásico, trabajando a plena carga.


1. Determinar el rendimiento de un transformador utilizando un modelo real, visto

desde baja tensión.


desde alta tensión.


desde una tensión distinta.

4. Determinar la fuerza electromotriz inducida.

5. Determinar la fuerza contra electromotriz.

6. Determinar el triángulo de potencias y factor de potencia en el lado de la

alimentación del transformador.

68

c. MARCO TEÓRICO

1. Modelo real de un transformador.

2. Pérdidas y rendimiento de un transformador

3. Pérdidas eléctricas y magnéticas en un transformador.

d. PROCEDIMIENTO




3. Utilizando el respectivo formato registrar los valores medidos.




e. RECURSOS


2. Instrumentación para: tensión, corriente, potencias, factor de potencia.






1. Prueba N.- 1: Rendimiento.

Tabla N.- 1.

Tabla N.- 2.

Tabla N.- 3.

69

Tabla N.- 4.


g. ANEXOS



3. Tablas para mediciones y resultados.





2012





70

PRUEBA N° 1: RENDIMIENTO DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

Ilustración 33 Práctica #5 diagrama de conexiones

Fuente: Los autores

71

Tabla 16 Valores nominales del transformador

Fuente: Los autores

TABLA N°1: VALORES NOMINALES

DEL TRANSFORMADOR

VARIABLES VALORES

S (VA)

V1

V2

I1

I2

R1

R2

jX1

jX2

Rex ()

jXex ()

Req ()

jXeq ()

a = NAT / NBT

72

Tabla 17 Valores vistos desde 120V

TABLA N° 2: VALORES VISTOS DESDE 120V

ITE

M

ITE

M

VARIABLES VALOR

TEÓRICO

VALOR


1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

13 I0

14 Ih+0

15 Im

16 P núcleo

17 P mag núcleo

18 P cu

19 P cu1

20 P cu2

21 P mag cu

22 P mag cu1

23 P mag cu2

24 P eléctricas

(Total)

25 P magnéticas

(Total)

26 %n

Fuente: Los autores

73


|TABLA N° 3: VALORES VISTOS DESDE 240V


TEÓRICO

VALOR


1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

13 I0

14 Ih+0

15 Im

16 P núcleo

17 P mag núcleo

18 Pcu

19 P cu1

20 P cu2

21 P mag cu

22 P mag cu1

23 P mag cu2

24 P eléctricas (Total)

25 P magnéticas

(Total)

26 %n

Fuente: Los autores

74


TABLA N° 4: VALORES VISTOS DESDE 500V


TEÓRICO

VALOR


1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

13 I0

14 Ih+0

15 Im

16 Núcleo

17 P mag núcleo

18 Pcu

19 Pcu1

20 Pcu2

21 P mag cu

22 P mag cu1

23 P mag cu2

24 P eléctricas (Total)

25 P magnéticas

(Total)

26 %n

Fuente: Los autores

75

4.6 PRÁCTICA #6



PRÁCTICA N° 6





TEMA: DIAGRAMA FASORIAL DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.


Analizar el comportamiento fasorial de un transformador monofásico.


1. Analizar el comportamiento fasorial de un transformador monofásico, cuando da

servicio a una carga resistiva.


servicio a una carga resistiva - inductiva.


servicio a una carga capacitiva.

c) MARCO TEÓRICO

1. Diagrama fasorial de un transformador.

2. Cargas resistivas, inductivas, capacitivas.

76

d) PROCEDIMIENTO




3. Utilizando el respectivo formato registrar los valores experimentales




e) RECURSOS








1. Prueba N.- 1: Diagrama fasorial.

Tabla N.- 1.

Tabla N.- 2.

Tabla N.- 3.


g) ANEXOS


77







2012





78

PRUEBA No 1: DIAGRAMA FASORIAL DE UN TRANSFORMADOR

MONOFASICO

Ilustración 34 Diagrama de conexiones para prueba N°1

Fuente: Los autores

79

Tabla 20 Valores nominales de transformación

Fuente: Los autores

Tabla No 1: VALORES NOMINALES

DE TRANSFORMACIÓN

VARIABLES VALORES

S(VA)

V1

V2

I1

I2

R1

R2

JX1

JX2

REX

JXEX

REQ

JXEQ

a = Nat / Nbt

80

Tabla 21 Valores obtenidos con carga resistiva

Fuente: Los autores

TABLA No 2: DIAGRAMA FASORIAL CON CARGA RESISTIVA

ÍTEM VARIABLE

VALOR

TEÓRICO

VALOR


1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

81

Tabla 22 Valores obtenidos con carga inductiva.

Fuente: Los autores

TABLA No 3: DIAGRAMA FASORIAL CON CARGA INDUCTIVA

ITEM

VARIABLE

VALOR

TEÓRICO

VALOR


1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

82

4.7 PRÁCTICA #7



PRÁCTICA N° 7





TEMA: CONEXIONES SERIE- PARALELO.


Realizar conexiones serie - paralelo en transformadores monofásicos.


1. Realizar conexiones serie de devanados de un transformador.

2. Realizar conexiones paralelo de devanados de un transformador.

3. Conectar en paralelo dos transformadores monofásicos.

c) MARCO TEÓRICO

1. Polaridad de transformadores.

2. Capacidad de transformadores conectados en serie - paralelo.

83

d) PROCEDIMIENTO




3. Registrar los valores experimentales.




e) RECURSOS








1. Prueba N.-1: Conexiones serie – paralelo.

Tabla N.- 1.


g) ANEXOS





84




2012





85

PRUEBA No 1: CONEXIONES SERIE - PARALELO / TRANSFORMADOR

MONOFÁSICO

Ilustración 35 Diagrama de conexiones serie-paralelo / transformador monofásico

Fuente: Los autores

86

TABLA No 1: VALORES OBTENIDOS DE LA CONEXIÓN SERIE -

PARALELO

Tabla 23 Valores obtenidos de la conexión serie-paralelo

Fuente: Los autores

ITEM VARIABLE

VALOR

TEÓRICO

VALOR

EXPERIMENTAL

OBSERVACIONES

1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

13 S máx.(Barras BT)

14 S máx.(Barras AT)

15 a SISTEMA

87

4.8 PRÁCTICA #8



PRÁCTICA N° 8





TEMA: AUTO TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.


Analizar el comportamiento de un auto transformador monofásico.


1. Determinar la capacidad de un auto transformador monofásico.

2. Aplicación de la relación fundamental de transformación en un auto transformador

monofásico.

c) MARCO TEÓRICO

1. Auto transformadores monofásicos.

2. Transformadores vs. auto transformador.

88

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N.-1: Auto transformador monofásico.

Tabla N.- 1.

Tabla N.- 2.


g) ANEXOS




89




2012





90

PRUEBA No 1: AUTO-TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

Ilustración 36 Diagrama de conexiones de auto-transformador monofásico

Fuente: Los autores

91

Tabla 24 Valores nominales del auto-transformador

Fuente: Los autores

Tabla 25 Valores obtenidos de la conexión autotransformador

Fuente: Los autores

TABLA No 1: VALORES NOMINALES DEL AUTO - TRANSFORMADOR

S(VA)

V

(T1-T3)

V

(T1-T2)

NBT-

ESP

AT-

ESP OBSERVACIONES

TABLA No 2: COMPARACIÓN VALORES DEL AUTO - TRANSFORMADOR

ITEM VARIABLE

VALOR

TEÓRICO

VALOR


1 V1

2 I1

3 P1

4 Q1

5 S1

6 FP1

7 V2

8 I2

9 P2

10 Q2

11 S2

12 FP2

13 a= R. F. T.

92

4.9 PRÁCTICA #9



PRÁCTICA N°9





TEMA: TRANSFORMADORES PARA MEDICIÓN, PROTECCIÓN Y

CONTROL.


Analizar el comportamiento de transformadores para medición, protección y control.


1. Analizar el comportamiento de un transformador de potencial.

2. Analizar el comportamiento de un transformador de corriente.

c) MARCO TEÓRICO

1. Transformadores de potencial.

2. Transformadores de corriente.

3. Transformadores para medición.

4. Transformadores para protección.

5. Transformadores para control.

93

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS


2. Instrumentación para: tensión y corriente.






1. Prueba N.-1: Transformador de potencial.

2. Tabla N.-1.

3. Prueba N.-2: Transformador de corriente.

4. Tabla N.-2.


g) ANEXOS



94




2012





95

PRUEBA No 1: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL (TP)

Ilustración 37 Diagrama de conexiones de los transformadores de potencial

Fuente: Los autores

Tabla 26 Valores obtenidos de un transformador de potencia

TABLA No 1: VALORES OBTENIDOS DE UN TRANSFORMADOR DE

POTENCIAL

V1 V2 OBSERVACIONES DIAGRAMA V1 vs V2

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

Fuente: Los autores

96

PRUEBA No 2: TRANSFORMADOR DE CORRIENTE (TC)

Ilustración 38 Diagrama de conexión de un transformador de corriente

Fuente: Los autores

Tabla 27 Valores obtenidos de un transformador de corriente

TABLA No 2: VALORES OBTENIDOS DE UN TRANSFORMADOR DE

CORRIENTE

A1 A2 OBSERVACIONES DIAGRAMA I1 vs I2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Fuente: Los autores

97

4.10 PRÁCTICA #10



PRÁCTICA N°10





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: ESTRELLA - ESTRELLA.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación, estrella – estrella.


1. Realizar la conexión trifásica.

2. Análisis fasorial de tensiones.


4. Triángulo de potencias en baja y alta tensión.

c. MARCO TEÓRICO

1. Sistemas de transformación de tensión trifásica.

2. Banco trifásico de transformadores, estrella - estrella.

3. Capacidad de bancos trifásicos.

4. Dimensionamiento de bancos trifásicos.

98

d. PROCEDIMIENTO








e. RECURSOS



3. Carga trifásica.





1. Prueba N° 1: Conexión, estrella – estrella.

Tablas N.-1, 2, 3, 4.


g. ANEXOS



3. Formatos para valores experimentales y resultados.

99


1. CHAPMAN, STEPHEN J., MÁQUINAS ELÉCTRICAS, MC GRAW HILL, 2012





100

PRUEBA No 1: CONEXIÓN ESTRELLA - ESTRELLA

Ilustración 39 Diagrama de conexiones estrella-estrella

Fuente: Los autores

101

Tabla 28 Valores de voltaje de baja y alta tensión

Fuente: Los autores

TABLA N° 1: TENSIONES, CORRIENTES, POTENCIAS Y FACTOR DE

POTENCIA

BAJA TENSION ALTA TENSION OBSERVACIONES

Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

102

Tabla 29 Valores promedio de tensión y corriente

TABLA N° 2: VALORES PROMEDIOS DE TENSIÓN Y CORRIENTE

BAJA TENSION ALTA TENSION Y / BT Y / AT

Vll VLL

VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL

VERIFICAR:

Il = Ifase

VERIFICAR:

IL = IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores

Vl = Tension de línea a línea en baja

VLL = Tension de línea a Línea en alta

Il = Corriente de líinea en baja

ILL = Corriente de línea en alta

103

Tabla 30 Análisis de potencias

Fuente: Los autores

Tabla 31 Valores nominales del banco trifásico

TABLA N°4: VALORES NOMINALES DEL BANCO TRIFÁSICO ( Y – Y)

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE POTENCIAS

NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) - 3Ø

Fuente: Los autores

TABLA N°3: ANÁLISIS DE POTENCIAS

BAJA

TENSIÓN

ALTA

TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2) OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

104

4.11 PRÁCTICA #11



PRÁCTICA N°11





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: TRIÁNGULO - TRIÁNGULO.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación, triángulo – triángulo.






c) MARCO TEÓRICO


2. Banco trifásico de transformadores, triangulo - triángulo.



105

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N° 1: Conexión, triángulo – triángulo.

2. Tablas N.-1, 2, 3, 4.


g) ANEXOS




106



2012





107

PRUEBA No 1: CONEXIÓN DELTA - DELTA

Ilustración 40 Diagrama de conexiones delta-delta.

Fuente: Los autores

108

Tabla 32 Valores de tensiones, corrientes, potencias y factor de potencia


POTENCIA

BAJA TENSIÓN ALTA TENSIÓN OBSERVACIONES

Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

109



BAJA TENSIÓN ALTA TENSIÓN ∆ / BT ∆ / AT

Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores

Vl = Tensión de línea a línea en baja

VLL = Tensión de línea a línea en alta

Il = Corriente de línea en baja


110


TABLA N°3: ANÁISIS DE POTENCIAS

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2 14W

Q3Ø-1 Q3Ø-2 100VAR

S3Ø-1 S3Ø-2 101VA

FP3Ø-1 FP3Ø-2 0.14

Fuente: Los autores

Tabla 35 Valores nominales del banco trifásico delta-delta

TABLA N°4: VALORES NOMINALES DEL BANCO TRIFÁSICO

(∆ – ∆)

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) -

3Ø

S (VA) -

3Ø

Fuente: Los autores

111

4.12 PRÁCTICA #12



PRÁCTICA N°12



TIEMPO ESTIMADO: 2 Horas


TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: ESTRELLA - TRIÁNGULO.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación, estrella – triángulo.






c) MARCO TEÓRICO


2. Banco trifásico de transformadores, triángulo - triángulo.



112

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS


2. Instrumentación para: Tensión, Corriente, Potencias, factor de Potencia.






1. Prueba N° 1: Conexión, estrella – triángulo.

2. Tablas N.-1, 2, 3, 4.


g) ANEXOS




113



2012





114

PRUEBA No 1: CONEXIÓN ESTRELLA - DELTA

Ilustración 41 Diagrama de conexiones estrella-delta

Fuente: Los autores

115

Tabla 36 Valores de tensión, corriente, potencias y factor de potencia.


POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

116



BAJA TENSIÓN ALTA TENSIÓN Y / BT ∆ / AT

Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores





117


TABLA N°3: ANALISIS DE POTENCIAS

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 39 Valores nominales del banco trifásico delta-delta

TABLA N°4: VALORES NOMINALES DEL BANCO TRIFÁSICO (Y – ∆)

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) -

3Ø

S (VA) -

3Ø

Fuente: Los autores

118

4.13 PRÁCTICA #13



PRÁCTICA N°13





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: TRIÁNGULO - ESTRELLA


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación, triángulo – estrella.






c) MARCO TEÓRICO


2. Banco trifásico de transformadores, triángulo - triángulo.



119

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N° 1: Conexión, triángulo – estrella.

Tablas N.-1, 2, 3, 4.


g) ANEXOS




120



2012





121

PRUEBA No 1: CONEXIÓN DELTA - ESTRELLA

Ilustración 42 Conexión delta-estrella

Fuente: Los autores

122



POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

123


TABLA N° 2: VALORES PROMEDIOS DE TENSION Y CORRIENTE

BAJA TENSIÓN ALTA TENSIÓN ∆ / BT Y / AT

Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores


VLL = Tension de línea a línea en alta



124



BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 43 Valores nominales del banco trifásico

TABLA N°4: VALORES NOMINALES DEL BANCO TRIFASICO (∆ – Y)

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) -

3Ø

Fuente: Los autores

125

4.14 PRÁCTICA #14



PRÁCTICA N°14





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: TRIÁNGULO ABIERTO – TRIÁNGULO

ABIERTO.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación, triángulo abierto –

triángulo abierto.






c) MARCO TEÓRICO


2. Banco trifásico de transformadores, triángulo abierto – triángulo abierto.


126


d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N° 1: Conexión, triángulo abierto – triángulo abierto.

Tabla N.-1.


g) ANEXOS



127




2012





128

PRUEBA No 1: CONEXIÓN DELTA ABIERTO - DELTA ABIERTO

Ilustración 43 Conexión delta abierto – delta abierto

Fuente: Los autores

129



POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

130



BAJA TENSIÓN ALTA TENSIÓN / BT / AT

Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores





131



BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 47 Valores nominales del banco trifásico delta abierto- delta abierto


BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) -

3Ø

Fuente: Los Autores

132

4.15 PRÁCTICA #15



PRÁCTICA N°15





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: ESTRELLA ABIERTA – TRIÁNGULO

ABIERTO.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación, estrella abierta –

triángulo abierto.






c) MARCO TEÓRICO


2. Banco trifásico de transformadores, estrella abierta – triángulo abierto.

133



d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N° 1: Conexión, estrella abierta – triángulo abierto.

Tabla N.-1.


g) ANEXOS

134






2012





135

PRUEBA No 1: CONEXIÓN ESTRELLA ABIERTO - DELTA ABIERTO

Ilustración 44 Conexión estrella abierto – delta abierto

Fuente: Los autores

136



POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

137




Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores





138



BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 51 Valores nominales del banco trifásico estrella abierto - delta abierto


BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) - 3Ø

Fuente: Los autores

139

4.16 PRÁCTICA #16



PRÁCTICA N°16





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: ESTRELLA – ESTRELLA EN PARALELO

CON TRIÁNGULO – TRIÁNGULO.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación en paralelo, estrella –

estrella, con triángulo – triángulo.




3. Relación fundamental de transformación del sistema en paralelo.

4. Triángulo de potencias en baja y alta tensión de cada banco.

5. Triángulo de potencias en baja y alta tensión del sistema.

c) MARCO TEÓRICO

1. Sistemas de transformación de tensión trifásica en paralelo.

2. Capacidad de bancos trifásicos en paralelo.

140

3. Dimensionamiento de bancos trifásicos en paralelo.

4. Importancia de la impedancia por fase de cada banco.

5. Condiciones para conectar en paralelo dos bancos trifásicos.

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








6. Prueba N° 1: Conexión, estrella – estrella en paralelo con triángulo – triángulo.

Tabla N.-1.


g) ANEXOS

141






2012





142

PRUEBA No 1: CONEXIÓN ESTRELLA – ESTRELLA EN PARALELO CON DELTA – DELTA

Ilustración 45 Conexión estrella – estrella en paralelo delta - delta

Fuente: Los autores

143



POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

144




Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores

Vl = tensión de línea a línea en baja

VLL = tension de línea a línea en alta

Il = corriente de línea en baja

ILL = corriente de línea en alta

145



BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 55 Valores nominales del banco trifásico estrella – estrella en paralelo con

triángulo-triángulo


BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) -

3Ø

Fuente: Los autores

146

4.17 PRÁCTICA #17



PRÁCTICA N°17





TEMA: CONEXIÓN TRIFÁSICA: ESTRELLA – TRIÁNGULO EN PARALELO

CON TRIÁNGULO – ESTRELLA.


Analizar el comportamiento de un sistema de transformación en paralelo, estrella –

triángulo, con triángulo – estrella.




3. Relación fundamental de transformación del sistema en paralelo.

4. Triángulo de potencias en baja y alta tensión de cada banco.

5. Triángulo de potencias en baja y alta tensión del sistema.

147

c) MARCO TEÓRICO

1. Sistemas de transformación de tensión trifásica en paralelo.

2. Capacidad de bancos trifásicos en paralelo.

3. Dimensionamiento de bancos trifásicos en paralelo.

4. Importancia de la impedancia por fase de cada banco.

5. Condiciones para conectar en paralelo dos bancos trifásicos.

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N° 1: Conexión, estrella – triángulo en paralelo con triángulo Estrella.

Tabla N.-1.

148


g) ANEXOS






2012





149



POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

150



BAJA TENSION ALTA TENSION / BT / AT

Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los Autores





151



BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 59 Valores nominales del banco trifásico estrella-delta en paralelo con delta

estrella.


BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) -

3Ø

Fuente: Los autores

152

4.18 PRÁCTICA #18



PRÁCTICA N°18





TEMA: AUTO TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS.


Analizar el comportamiento de un sistema de auto transformación trifásica.






c) MARCO TEÓRICO

1. Auto transformadores trifásicos.

2. Capacidad de auto transformadores trifásicos.

3. Dimensionamiento de auto transformadores trifásicos.

4. Transformadores trifásicos vs. auto transformadores trifásicos.

153

d) PROCEDIMIENTO








e) RECURSOS








1. Prueba N° 1: Conexión, estrella – estrella.

Tabla N.-1.

2. Prueba N° 2: Conexión, triángulo abierto – triángulo abierto.

Tabla N.- 2.


g) ANEXOS



154




2012





155



POTENCIA


Vrs VRS

Vst VST

Vrt VRT

Vrn VRN

Vsn VSN

Vtn VTN

Ir IR

Is IS

It IT

In IN

P 3Ø-1 P 3Ø-2

Q 3Ø-1 Q 3Ø-2

S 3Ø-1 S 3Ø-2

FP 3Ø-1 FP 3Ø-2

Fuente: Los autores

156




Vll VLL VERIFICAR:

Vll = * Vfase

VERIFICAR:

Vll = * VFASE

Vfase VFASE

Il IL VERIFICAR:

Il ≠ Ifase

VERIFICAR:

IL ≠ IFASE

Ifase IFASE

Verificar la R.F.T.

Fuente: Los autores





157


TABLA N°3: ANALISIS DE POTENCIAS

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN

DIFERENCIA DE

POTENCIAS

(P3Ø-1 - P3Ø-2)

OBSERVACIONES

P3Ø-1 P3Ø-2

Q3Ø-1 Q3Ø-2

S3Ø-1 S3Ø-2

FP3Ø-1 FP3Ø-2

Fuente: Los autores

Tabla 63 Valores nominales de un auto-transformador

TABLA N°4: VALORES NOMINALES DEL BANCO TRIFASICO

BAJA TENSIÓN

ALTA TENSIÓN


NBT NAT

Vll VLL

Vfase VFASE

Il IL

Ifase Ifase

S (VA) - 3Ø S (VA) -

3Ø

Fuente: Los autores

158

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Con este banco de pruebas se pueden realizar las prácticas descritas en el capítulo

4, todas ellas con el fin de entender el funcionamiento de los transformadores

monofásicos y las distintas conexiones que se pueden hacer con los mismos.

La diseño y construcción del banco de pruebas bajo los parámetros solicitados

por la Universidad Politécnica Salesiana permite una uniformidad entre todos los

bancos que forman parte de los laboratorios para prácticas.

Los estudiantes que utilicen este tablero podrán seguir las indicaciones detalladas

en cada práctica para realizar las conexiones debidas y tomar los datos

requeridos y lograr los objetivos definidos al inicio de la practica

159

Recomendaciones

Para el uso de este tablero se debe utilizar una fuente de alimentación trifásica a

220Vac de 3 líneas y neutro.

Tener en consideración que en la parte posterior del tablero existen puntos de

conexión no aislados y que si se manipulan con el tablero energizado puede

provocar una descarga eléctrica.

Para reemplazar algún equipo o si se llega a presentar un desperfecto favor

consultar con el responsable del laboratorio de transformadores.

160

BIBLIOGRAFIA

Álvarez, M. (2009). Transformadores: Cálculo fácil de transformadores y

autotransformadores, monofásicos y trifásicos de baja tensión. Barcelona: Marcombo.

Chapman, S. J. (2012). Fundamentos de máquinas eléctricas. Austria: Mc Graw Hill.

E. E. Staff del M. I. T. (2011). Circuitos magnéticos y transformadores. Barcelona:

Reverté.

Guru, B. S. (2012). Máquinas eléctricas y transformadores. México: Oxford.

Harper, E. (2010). Curso de transformadores y motores de inducción. México: Limusa.

Harper, E. (2010). El libro práctico de los generadores, transformadores y motores

eléctricos. Mexico: Limusa.

Jordi De La Hoz, A. d. (2012). Máquinas Eléctricas - I. Barcelona: Universidad

Politecnica de Cataluña.

Manzano, J. J. (2014). Máquinas Eléctricas. Madrid: Paranifo.

Mora, J. F. (2013). Máquinas eléctricas. Madrid: Mc Graw Hill.

Oliva, E. R. (2012). Transformadores de potencia de medida y de proteccion. Barcelona:

MARCOMBO.

Perez, P. A. (2014). Transformadores de distribución: teoría, cálculo, construcción y

pruebas. México D.F.: Reverté.

Selec. (2015). Selec. Obtenido de Selec: http://www.selec.com/multifunction-meter-

mfm384-96mm-x-96mm-3

Wildi, T. (2012). Máquinas eléctricas y sistemas de potencia. México: Pearson.

161

ANEXOS

Anexo 1 Especificaciones técnicas, analizador de red SELEC MFM384

Fuente: (Selec, 2015)

162

Anexo 2 Instructivo de operación, analizador de red SELEC MFM384 (1)


163



164



diseño y construcción de un banco de pruebas para ... · conclusiones y recomendaciones ......

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