Ensayo de cortocircuito en un transformador monofásico

Ensayo de cortocircuito de un transformador monofásico

1. OBJETIVOS
El objetivo de la práctica es realizar el ensayo de cortocircuito en un transformador monofásico. Se obtendrán de los aparatos de medida del circuito nos determinados valores, a partir de los cuales y de algunos conceptos teóricos, se calcularán los datos del transformador.

2. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 2.1 Desarrolloteórico
Para el desarrollo de la práctica se unirá el secundario de transformador en cortocircuito y primario se alimentará con una fuente de tensión regulable. La tensión es muy reducida respecto a la nominal. Motivará la circulación de la corriente nominal y será en ese momento cuando se tomen los datos de los aparatos conectados. La tensión irá variando y se conseguirá una corriente que aumentarádesde cero hasta la corriente nominal de 10 A, que es la que se tiene que aplicar para realizar el ensayo. La alimentación se tomará entre dos fases de la red trifásica. El esquema del montaje es el siguiente:
P1 S1 P2 S2

A

W

V

Figura 1

Los datos de la placa de características de los transformadores son:

Transformador de potencia V1n = 220 V f = 50 Hz I1n = 10 A

Transformadorde intensidad rk = 15 / 5

El amperímetro y el vatímetro no están unidos directamente en el circuito sino que están situados en el secundario del transformador de intensidad.

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Ip

P1 TI

P2

S1

Is A

s2

Figura 2

Los aparatos normalizados miden sólo hasta 5 A por lo que, cuando se tiene que medirintensidades por encima de 5 A, se tiene que colocar un transformador de intensidad. Este transformador tiene características similares a las del transformador de potencia: un núcleo y dos arrollamientos. La forma de trabajo es distinta. El primario está conectado en serie con el circuito objeto de la práctica. Por el primario va a circular la corriente que se quiere medir y por el secundario es pordonde se conectará el amperímetro. La corriente del secundario es proporcional a la del secundario mediante la relación de transformación del transformador de intensidad. En este caso, cuando por el primario se tengan 15 A en el secundario se medirá 5 A.
kI = IP IS

Se deduce que, cuando en el amperímetro se tengan 3.33 A, por el primario estarán circulando 10 A que es el valor que se necesita enla práctica. Por tanto, lo que se lee en el amperímetro se tendrá que multiplicar por la relación de transformación de corriente para saber qué corriente absorbe el circuito principal. 10 kI = ® IS = 3.33A IS Se explicará a continuación qué aparatos de medida se utilizarán para el ensayo y qué datos se obtiene de cada uno de ellos: • • Amperímetro A: mide la corriente del circuito. En este caso lacorriente nominal In será de 10 A. Voltímetro V: proporciona la tensión que alimenta al transformador. Es la tensión de cortocircuito Vcc, que es la tensión que en el ensayo de cortocircuito hace que la corriente que circule sea la nominal. Este valor es pequeño con respecto al nominal, del orden del 4 - 6 %. Vatímetro W: se obtiene la potencia absorbida en cortocircuito Pcc .
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La potencia de cortocircuito tendrá dos componentes; la potencia útil y la de pérdidas. Pcc = Pútil + Ppérdidas En el ensayo de cortocircuito, al no haber tensión en el secundario, la potencia útil será cero. Por lo que toda la potencia absorbida serán pérdidas. Pútil = 0 → Pcc = Ppérdidas La potencia de pérdidas se compone de laspérdidas en el cobre (la de los arrollamientos) y las del hierro (pérdidas en el núcleo). Ppérdidas = PCu + PFe Como se alimenta al transformador con una tensión muy pequeña y como las pérdidas en el hierro son proporcionales a la tensión al cuadrado, estas serán muy pequeñas y por tanto despreciables. PFe = 0 → Ppérdidas = PCu Las pérdidas en el cobre son proporcionales a la corriente nominal al...