maquinas electricas

UTN
FRM
LABORATORIO
EXPERIMENTAL
MAQUINAS ELECTRICAS
Trabajo Práctico Nº 4: Transformador Prototipo
Determinación de la Relación de
Transformación
Alumno: . . . . . .
.............
Legajo Nº: . . . . .
Hoja N . . .
OBJETIVO: se trata de determinar la relación de transformación, la que se define como
U 1 N1

U2 N2
Normas a aplicar: se realiza según lo establecido en la norma IRAM 2104.
Veremos un resumen de las disposiciones de dicha norma:
1.- Métodos: de acuerdo a dicha Norma la relación se puede determinar mediante uno de los
siguientes:



Del divisor patrón
Del transformador patrón
Del voltímetro
2.- Consideraciones generales:
Para la ejecución del ensayo se deben tener en cuenta ciertas condiciones generales,
entre las que mencionaremos:
 Se debe utilizar preferentemente el método del divisor patrón aplicando una
tensión con una frecuencia f  f n (en ningún caso menor a la nominal). Cuando los transformadores tienen tomas de conmutación, la relación se determina para
cada toma. En transformadores polifásicos en los que cada fase es independiente y accesible, el
ensayo se realiza preferentemente en circuito monofásico o bien en el circuito polifásico
correspondiente. En transformadores en estrella con el neutro inaccesible, el ensayo se realiza en
conexión polifásica aplicando una tensión simétrica.3.- Descripción de los métodos:
Los aspectos más importantes de cada uno de los métodos indicados son:
Determinación de la relación de transformación
La Norma IRAM Nº 2104 indica la posibilidad de aplicar los métodos siguientes: del
voltímetro, del divisor patrón y del transformador patrón. Los dos Últimos son métodos de
comparación. En cuanto al primero, que es el que aplicaremos, requiere el uso de dos
voltímetros conectados como muestra el esquema.
Se deben usar voltímetros clase 0,1, del mismo fabricante, del mismo modelo y de ser
posible de números de fabricación consecutivos, es decir "de la misma horneada" y con el
transformador en vacío se aplica tensión senoidal a frecuencia nominal.
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Se efectúan medidas para tensiones del 100 % Un, 90 %.; 80 % y 70 %; con lecturas
simultáneas en los dos voltímetros. Luego se intercambian los instrumentos, y se repiten las
medidas con similares porcentajes de la tensión nominal en orden ascendente.
U
Para cada par de valores UI , U2, se calcula la relación correspondiente: K1  1
el valor
U2
de la relación le transformación queda determinado con el promedio de los resultados
obtenidos.
Si al intercambiar los voltímetros alguno de los valores Ki difiere en más del 1 % con
respecto al obtenido con la conexión análoga, deben descartarse los valores y
procederse a nuevo ensayos cambiando uno o los dos voltímetros.
METODO DEL DIVISOR PATRON
• Es el método que debe utilizarse preferentemente porque no introduce ningún error
propio del método.• Requiere el empleo de un resistor variable de características adecuadas, que permita
una precisión del 0,1 % en todo el campo de medición. Según se deduce de este
método, el resistor debe estar calibrado preferentemente en términos de la relación
entre las resistencias de las partes derivada y total.El circuito que se utiliza es el que se
indica, en el cual se incorpora un
voltímetro de tensión reducida o un
detector de cero:
Se realizan las conexiones según se
indica en el circuito, con el divisor patrón
conectado como divisor de tensión.El ensayo se realiza alimentando el
transformador y regulando el divisor
hasta que el voltímetro o detector no
indique pasaje de corriente. (ID = 0).-
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En ese instante se cumplirá que: U1 = R1. I ; U2 = R2. I de donde:
U 1 R1

U 2 R2
De esta expresión se deduce que es conveniente que el divisor esté calibrado
según la relación de resistencias, de manera que al regular el mismo y lograr que la corriente
en el detector sea igual a cero, nos indique directamente el valor de la relación de
transformación.valores.-
Se efectúan las mediciones para cada una de las fases y se promedian los
METODO DEL TRANFORMADOR PATRON
Este método requiere del uso de un transformador cuya relación de
transformación sea conocida e igual a la del transformador a ensayar. Además, sus
características deben ser similares a las de este último. Las caídas de tensión en ambos
transformadores deben ser prácticamente iguales.
Se puede realizar empleando cualquiera de los dos sistemas de conexión
siguientes: diferencial o independiente. Preferentemente la determinación debe efectuarse
con la conexión diferencial.
a) Conexión Diferencial:
Según el circuito, se requiere de un voltímetro de tensión reducida y otro de
alcance adecuado a la tensión secundaria.
Se conecta el transformador a ensayar en
paralelo con el transformador patrón, con
los bobinados secundarios en oposición,
conectando los instrumentos como se
indica en el esquema.
Al aplicar la tensión U1 se cumple que:
Transformador patrón:
U1 = KP . U2 (1)
Transformador en ensayo:
U1 = KE (U2+ u) (2)
Siendo:
KP = relación de transformación del transformador patrón.
KE = relación de transformación del transformador en ensayo.
U2 = tensión secundaria.
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u = diferencia de tensiones.
De (1) y (2) se obtiene que:
KP U2 = KE (U2 + u)
De donde la relación de transformación desconocida será: K E  K1
U2
 KE 
U2  u
Kp
u
1
U2
La norma IRAM 2104 establece que se deben realizar cuatro mediciones para
distintos valores de la tensión aplicada, adoptando como valor de la relación de
transformación al promedio de las mismas. Los instrumentos deben ser clase 0,1 para
obtener la precisión necesaria en la determinación.
Confeccionamos la siguiente tabla con los valores medidos para cada fase:
No
1
2
U1
U2
u
KE
K IE
4
De la misma manera se obtiene para las
otras fases KE(V) y KE(W).
Para la fase U, por ejemplo, tendremos: K E (U ) 
Luego, la relación de transformación será:
K E (U )  K E (V )  K E (W )
KE 
3
4
b) Conexión independiente: En este caso se conectan en
paralelo los bobinados primarios de los dos transformadores, conectando un voltímetro en
cada devanado secundario, como se indica en el esquema.3
Para la ejecución del ensayo se aplica tensión y se efectúa la lectura simultánea de los
voltímetros, intercambiando los instrumentos para cada uno de los cuatro valores que deben
aplicarse de la tensión.
Como tensión secundaria se adoptan los promedios de valores medidos en cada caso.
Al aplicar tensión se cumple
que:
U1= KP . U2 P y
U1 = KE . U2 E
de donde se deduce que la
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relación de
transformación buscada estará
dada por:
KE  KP.
U 2P
U 2E
Se realizan cuatro determinaciones para distintos
valores de la tensión aplicada, confeccionando la siguiente tabla para cada fase:
No
1
2
3
4
U1
U2
U2E(V2) U2P(V2) U2E(V1)
U2P
U2E
Ki
Donde V1 y V2 son los voltímetros utilizados.
U2 = tensión secundaria promedio del transformador patrón.
U2E = tensión secundaria promedio del transformador en ensayo.
La relación de transformación se determina para cada fase
promediando los cuatro valores. Luego se realizan las mismas mediciones para las otras dos
fases y se obtiene la relación de transformación final promediando las tres fases.
METODO DEL VOLTIMETRO:
En este método se requiere la utilización de dos voltímetros clase 0,1, cuya
resistencia sea lo suficientemente elevada para que la caída de tensión producida por su
consumo sea despreciable.
También podrán necesitarse transformadores de tensión adecuados para lograr
que la desviación de la aguja sea similar cuando los voltímetros se conectan en los lados de
mayor y menor tensión.
El transformador y los dos
voltímetros se conectan como se indica en el
siguiente esquema:
El método consiste en aplicar cuatro
valores de tensión a uno de los bobinados.
Para cada uno de dichos valores de tensión
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aplicada se procede a la lectura de los voltímetros, a los que posteriormente se intercambia
entre sí, obteniendo las relaciones K1 y K2 respectivamente.
Se adopta como relación de transformación Ki al promedio de los valores obtenidos al
intercambiar los voltímetros,
Los valores K1 y K2 de la relación de transformación obtenidas cuando se
intercambian los instrumentos no deben diferir en más del 1%. Caso contrario, deben
sustituirse los voltímetros y repetir las mediciones.
Se confecciona la siguiente tabla de valores para cada fase:
Lect.
U1
U2
(V1)
(V2)
K1
U1
U2
(V2)
(V1)
K2
Ki
1
2
3
4
La relación de transformación final se obtiene como promedio de las tres fases.
.-oOo-.