Transformadores

2. Polaridad del
   transformador
3. Capacitiva del
   transformador
4. Conclusiones

Introducción

El uso de los transformadores
en el campo domestico como en el industrial , cobran gran
importancia ya que con ellos podemos cambiar la amplitud del
voltaje, aumentándola para ser mas económica la
transmisión y luego disminuyéndola para una
operación mas segura en los equipos.

La mayor parte de los radios contienen uno o mas
transformadores, así como los receptores de televisión, los equipos de alta fidelidad,
algunos teléfonos, automóviles y en fin una gran
variedad de artículos que para su funcionamiento es de
vital importancia que posea un transformador.

Por tanto se hace necesario analizar detalladamente los
fenómenos que ocurren con los cambios de polaridad en las
bobinas de un transformador observando su comportamiento
al sumarle o restarle voltaje a las bobinas de acuerdo a sus
conexiones.

De manera similar la regulación de voltaje en el
transformador se hace importante ya que con ella detallaremos las
respuestas del transformador a diferentes cargas puestas en
el.

Practica 2

Polaridad del
transformador

Objetivos

* Determinar la polaridad de los devanados del
transformador.

* Aprender como conectar los devanados del transformador
en serie.

* El Aprender como conectar los devanados en serie
oponiendo.

Procedimiento

*1

a) Conecte el voltímetro variable 0-20V DC, a la
salida de la fuente en los terminales 7 y N.

b)Encienda la fuente y lentamente ajústela a 2.5V
DC.

c) Sin tocar el control de
voltaje, apague la fuente y desconecte.

d) Usando su transformador EMS, Fuente de
poder y él modulo de multimetro en DC,
conecte el circuito mostrado en la figura, note que el
voltímetro de 20V DC es conectado entre los terminales 3y
4.

G2-2

e) Note el cambio del
voltímetro en el momento en que usted cierra el
interruptor. Si el voltímetro momentáneamente
cambia hacia la derecha, luego los terminales 1 y 3 tienen la
misma polaridad. (terminal 1 es conectado al positivo de la
fuente y el terminal 3 es conectado al positivo del
voltímetro).

f) Cuales de los terminales son positivos entre los
devanados 1 a 2 y 3 a 4 ?

Rta: los terminales positivos son 1 y 4

g) Desconecte el voltímetro de los devanados 3
a 4 y conéctelo entre 5 y 6.

Repita e).

h) Cuál de los terminales son positivos entre
los devanados 1 a 2 y 5 a 6?

Rta: los terminales positivos son 1 y 6

i) Retorne el voltaje a cero y apague la
fuente.

2. En este proceso vera
el efecto de conectar dos devanados de un transformador en serie
y la importancia de la polaridad.

a)Usando él modulo EMS de voltímetro
AC, conecte el circuito mostrado en la figura. Note que los
terminales 1 y 5 están conectados por un
corto.

b) Encendiendo la fuente y ajustándola
exactamente en 104 V AC (la mitad del voltaje del devanado 3 a
4).

c) Mida y registre los voltajes a trabes de los
siguientes terminales:

E1 a 2 = 60.1 Vac.

E5 a 6 = 60.2 Vac.

E2 a 6 = 2 mVac.

G2-3

d) Regrese el voltaje a cero y apague la
fuente.

e) Remueva la conexión entre los terminales 1
y 5. Haga corto entre 1 y 6 y conecte el voltímetro entre
los terminales 2 y 5. como se muestra en la
figura

G2-4

f) Encienda la fuente y ajuste para 104V AC
exactamente.

g)Mida y registre los voltajes a trabes de los
siguientes terminales:

E1 a 2 = 59.8 Vac.

E5 a 6 = 59.8 Vac.

E2 a 6 = 120 Vac.

h) Regrese el voltaje a cero y apague la
fuente.

i) Explique él porque el voltaje con dos
devanados en serie es aproximadamente cero en un caso y cerca de
120V AC en el otro.

Sucede que cuando la polaridad en las bobinas es
invertida da como resultado aproximadamente cero (0 v) ya que
estas restan el flujo entre sí.

Y en el caso contrario se suman, dando como resultado
la suma del voltaje de cada bobina, en este caso 120
Vac.

j) Cuales terminales tienen la misma polariad
?

Rta: los terminales positivos son 1 y 6

3

a) Considere el circuito mostrado en la figura. Note
que los devanados 3 a 4 están conectados a la fuente de
104V AC. No conecte el circuito todavía.

G2-5

b) Cuál debería ser el voltaje inducido
entre los devanados 1 y 2?

Rta: 60 Vac.

c) Si los devanados 1 a 2 son conectados en serie con
3 a 4, cuales posibilidades de salida de voltaje podría
obtener?

Rta: 60 Vac, 164 Vac y 104 Vac.

d) conecte el circuito mostrado él la figura y
ponga los devanados en series uniendo 1 y 3.

e) Encienda la fuente y ajuste a 104V AC. Mida y
anote el voltaje entre las terminales 2 y 4.

Rta: 44 Vac.

f) Regrese el voltaje a cero y apague la
fuente.

g) Remueva la conexión entre 1 y 3 y una los
terminales 1 y 4.

h) Encienda la fuente y ajuste para 104V AC. Mida y
registre el voltaje entre 2 y 3 y entre 1 y 2.

Rta: E2 a 3 : 164.5 Vac. E1 a 2 : 60.1 Vac.

i) Regrese el voltaje a cero y apague la
fuente.

j) Los resultados de e) y h) comprueban su
predicción en c)?

Rta: Sí porque al haber identificado la polaridad
para cada bobina, podemos predecir si el voltaje serie de salida
estaría restándose o sumándose, y así
notificaremos que la teoría
concuerda con la practica.

k) Cuales terminales tienen la misma
polaridad?

Rta: pudimos concluir que los terminales 1, 4 y 5 tienen
polaridad positiva y en contrario 2, 3 y 5 polaridad
negativa.

PONGA A PRUEBA SU
CONOCIMIENTO.

Asumiendo que usted tiene la fuente encendida a 120
Vac y que el devanado en el modulo del transformadores desarrolla
el cambio de voltaje, muestre en el espacio propuesto, como
conectaría los devanados para obtener el correspondiente
voltaje.

1. 120 Volts. b) 88 volts.

c) 180 volts. d) 92 volts.

PRACTICA 3

capacitiva DEL
TRANSFORMADOR

OBJETIVOS

*Estudiar la capacitiva del transformador con cargas
variables.

• Estudiar la capacitiva de voltaje con carga
  inductiva y capacitiva.

PROCEDIMIENTO

1. Usando su transformador EMS, fuente de poder,
   resistencias
   variables y él modulo de medición AC, conecte el circuito de la
   figura.

G3-2

2

a) Coloque todos los interruptores del modulo de
resistencia
variable en su posición para carga cero.

b) Enciendan la fuente y ajuste para 120V AC para el
voltímetro indicado de E1.

c) Mida y registre en la tabla la corriente de
entrada I1, la corriente de salida I2, y el voltaje de salida
E2.

d) Ajuste la carga resistiva ZL
a 240Ω. Asegϊrese que el voltaje
de entrada sea de 120 V AC. Mida y anote I1, I2 y
E2.

e) Repita d) para cada valor de la
lista en la tabla.

f) Regrese el voltaje a cero y apague la
fuente.

3

a) Calcule la regulación de voltaje del
transformador usando los voltajes de salida sin carga y a plena
carga de la tabla.

Rta: SR = (Vnl – Vfl )/Vfl*100%.

Sacando un promedio para un E2 a plena carga =116.25 Vac
y teniendo que E2 en vacío o sin carga =120Vac obtenemos
que la regulación de voltaje es: SR = 3.22 %

b) El devanado primario produce un VA igual a un VA
producido en el devanado secundario para cada valor de carga
resistiva de la tabla?

Rta: No porque sí tenemos en cuenta las perdidas
en el transformador, estas se ven, mayormente reflejadas en la
corriente del devanado primario, de tal forma que la potencia vista en
el devanado primario resulta ligeramente mayor que ala vista en
el devanado secundario así mismo lo podremos notificar
observando los valores de
corriente y voltaje registrados en el ejercicio
anterior.

4

a) Repita el procedimiento del
paso 2 usando el modulo de inductancia variable en lugar de la
carga resistiva.

b) Anote sus mediciones en la tabla

5

a) Repita el procedimiento del paso 2 usando el
modulo de capacitan cía en lugar de la carga
resistiva.

1. 

   ZL	I2	E2	I1
   Ω	[A] AC	[V] AC	[A] AC
   ∞	0	119,8	0
   240	0,5	122,7	0,5
   120	1,4	128,4	1,4
   80	1,6	129,5	1,6
   60	2	131,4	2
   30	4,3	142	4,3

   6 Ahora construirá una curva
   de voltaje de salida E2 vs corriente de salida
   I2 para cada tipo de carga.

   a) Dibuje sus valores
   registrados de E2 (a cada valor de I2
   anotado en la tabla de carga resistiva)

   

   b) Trace una curva lisa a trabes de los puntos
   obtenidos. Marque esta curva como "carga
   resistiva"

   c) gráfica para las cargas
   inductivas.

   

2. Anote sus mediciones en la tabla.
3. gráfica para las cargas
   capacitivas.

Pruebe su conocimiento

1 Explique por que la salida de voltaje aumenta
cuando la capacitancía es
usada.

Rta: Podemos analizar el circuito LC en el cual L es la
inductancia del devanado secundario el cual es constante, pero
ala vez está C que es la capacitancía variable
(carga). El solo hecho del análisis conceptual sabemos que C tiene un
tipo de descarga natural exponencial. Y ahora como hay un d/dt
muy pequeño por motivo de la frecuencia de señal
entrante, esto nos arroja como resultado un voltaje E2´ +
EC.

Y entonces así por tal razón el voltaje no
disminuye con la carga, si no lo mantiene y alimenta.

2. Un transformador tiene baja impedancia (R y X
pequeños):

a) Que efecto produce esto en la
regulación?

Rta: Con una baja impedancia se tiene que las perdidas
disminuirían así mismo por tal razón
tendería a comportarse como un transformador ideal. El
cual posee una R y X. Igual a cero el cual da una la
regulación es igual a cero (por ser ideal). entonces si
tenemos un R y X pequeños, el porcentaje de
regulación también tendera a ser pequeño.
Acercándonos al modelo
ideal

b) Que efecto produce en la corriente de corto
circuito?

Rta: Con un R y X pequeñas y sí el
transformador esta trabajando con un voltaje inducido nominal, En
un corto circuito la corriente se disparara de tal forma que
ocasionara daños en el transformador.

3.Transformadores muy grandes a veces son
diseñados para no tener optimas propiedades de
regulación en comparación a otros circuitos de
tamaño razonable. Explique.

Rta: esto es fácil de entender a sumiendo
así: si en un sistema hay uno o
varios transformadores muy grandes lógicamente se puede
deducir que hay manejo de alta potencia, solo imaginemos que por
un simple accidente ha ocurrido un cortocircuito, entonces como
por simple analogía sabemos que I=V/R, entonces si la
impedancia es muy baja esta me produce un v regulación
bajo, pero tendríamos que en el corto circuito la
corriente seria demasiado grande, la cual ocasionaría
daños desastrosos para el sistema , lo cual indica que por
diseño
es preferible una impedancia R y X alta para que en dado caso el
resultado no sea tan catastrófico.

4. El transformador se calentara aproximadamente lo
mismo para cargas resistivas, inductivas o capacitivas dentro del
mismo nivel de VA? Explique.

Rta: Sabemos que el calentamiento en una maquina o
elemento eléctrico viene dado por la cantidad de potencia
disipada, en este caso la resistencia tiene una impedancia real,
y al contrario de la capacitancía y inductancia estas
tienen componente real y compleja. En el cual esto no quiere
decir que porqué estas tengan componente real o imaginaria
no induzcan y produzcan perdidas, pues estas también hacen
de una ú otra forma generar corriente, que sí se
inducen en el devanado del transformador la cual también
generan perdidas en si mismo, las cuales se compone calor en el
transformador.

Conclusiones:

Pudimos deducir que los resultados numéricos
teóricos no esta tan distantes de la realidad, sino que
solo existen pequeñas diferencias producidas por ciertas
perdidas que en muchas ocasiones no se tienen en cuenta a la hora
de analizar las respectivas respuestas puesto resultaría
muy complicado tener en cuenta esas perdidas, además se
pudo aplicar la identificación de la polaridad de los
devanados del transformador, comprobando así los conceptos
teóricos con la practica.

Por:

NANCY BERMÚDEZ

OSCAR CRISTANCHO

MIGUEL ANGEL REYES

GERMAN RANGEL

RIGOBERTO HERNANDO OLARTE

ING Mecatronico.

BUCARAMANGA – SANTANDER –
COLOMBIA

ING: JULIO OSPINO

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS

FACULTAD DE INGENIERIA MECATRONICA

LABORATORIO DE MAQUINAS

05-03-2003