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ENSAYO DE CORTO CIRCUITO
1. OBJETIVOS:
Tensión de cortocircuito Impedancia de cortocircuito Perdidas de cortocircuito Parámetros de cortocircuito
2. MARCO TEORICO: Es una prueba que se realiza cortocircuitando el secundario y aplicando una tensión reducida al primario hasta que la corriente alcance su valor nominal. Sirve para determinar las pérdidas en el cobre, la impedancia equivalente y los parámetros resistivos y reactivos del transformador. Como la tensión aplicada es baja, se desprecian las pérdidas en el núcleo, por lo que toda la potencia medida se considera pérdida por efecto Joule en los devanados. 3. PROCEDIMIENTO: Se conectan un vatímetro, un amperímetro y un voltímetro al primario del transformador. Se cortocircuita el secundario del transformador. Se aplica una tensión creciente al primario, comenzando desde cero, hasta que la corriente en el secundario alcance su valor nominal. Se registran las lecturas de tensión, corriente y potencia en el primario.
4. CALCULOS:
Valores nominales: SN = 750 [VA ] U (^1) n= 2 2 0 [V ] U (^2) n= 127 [V ]
I 1 n= 2 [ A ]
I 2 n= 1 , 15 [ A ]
Valores obtenidos: U (^1) cc= 10 , 8 [V ] U 2 = 0 [V ]
I 1 = 2 [ A ]
W 1 = 20 [W ]
W 2 =− 17 [W ]
Tensión de cortocircuito: La tensión de cortocircuito se ha leído con el voltímetro del primario, la misma esta expresada en voltios. Expresado en esta forma no tiene utilidad práctica, si no, hay que expresar en sus valores relativos (por unidad o por central). u 1 cc %= U (^1) cc U (^1) n
u 1 cc %= 4 , 91 % Si se realiza el ensayo por el lado secundario la tensión de cortocircuito seria: u 2 cc %= U (^2) cc U (^2) n
Siendo que: u 1 cc %=u 2 cc %=ucc %
u 1 cc ( pu )=u 2 cc ( pu )=ucc ( pu )
Por estar cortocircuitado el lado secundario del transformador, la potencia de salida es igual a cero o nulo, por tanto, P1 cubre todas las pérdidas que se producen en el transformador. pcc= pc μ 1 + pc μ 2 + pn + pad Las pérdidas del núcleo y las perdidas adicionales (pad) dependen del flujo común y del flujo de dispersión respectivamente. Siendo estos flujos muy pequeños debido a que la tensión de cortocircuito es reducida aproximando sus valores a cero. pcc= pcμ 1 + pcμ 2 = 20 − 17
pcc= 3 [ W ]
Parámetros de cortocircuito: pcc=I 1 n 2 Rcc Rcc= pcc I 1 n
2 =^
2 Rcc= 0 , 75 [ Ω] Zcc= U (^1) cc I 1 n
Zcc= 5 , 4 [ Ω]
X cc=√ Zcc
2 −Rcc 2 =√ 5 , 4 2 − 0 , 75 2 X (^) cc= 5 , 35 [ Ω] También los valores absolutos de la resistencia y la reactancia de cortocircuito se pueden expresar en sus valores relativos. Zcc=Rcc + j X (^) cc
Zcc ( pμ )=
Zcc ZB
Rcc ZB
j Xcc ZB
Zcc ( pμ )=Rcc ( pμ ) + j X cc ( pμ )
Ángulo de magnetización: po 3 ϕ=√ 3 V (^1) n I 10 cos φm φm=cos − 1
po 3 ϕ
√^3 V^1 n I 10 )
=cos − 1
√^3 1 0 ,^8 ∗^2 )
φm= 85 , 4 ° Rendimiento: η= Potencia de salida Potencia de entrada
η=
P 2
P 1
η= 85 % Factor de carga: x= corriente para cualquier estado de carga corriente nominal x=
I 2
I 2 n
x= 1 , 74 Regulación: Reg .= voltaje nominal del secundario−voltaje del secundario en carga voltaje nominal del secundario
Reg .= U (^2) n−U (^2) U (^2) n
Con las respectivas reducciones llegamos a la siguiente formula: Reg .= x I 1 n Rcc cos ϕ 2 ± x I 1 n X (^) cc s i n ϕ 2 U (^1) n
Reg .= 1 , 74 ∗ 2 ∗ 0 , 75 ∗cos 85 , 4 ° ± 1 , 74 ∗ 2 ∗ 5 , 35 ∗sin 85 , 4 ° 220
Reg .= 8 , 53 %
5. CALCULOS ADICIONALES DEL ENSAYO DE CORTOCIRCUITO Y VACIO: Rcc=R 1 + R 2 ´= 2 R 1 = 2 R 2 ´ R 1 =R 2 ´
Circuito equivalente 3: Gm= Rm Rm 2
2 =^
2
- 190 , 53 2 Gm= 20 , 65 × 10 − 4 [ Ω − 1 ] Bm= Xm Rm 2
- Xm
2 =^
2
- 190 , 53 2 Bm=0,524 × 10 − 4 [ Ω − 1 ] Circuito equivalente 4: CONCLUSIONES: Al incrementar el voltaje en el devanado primario, se produce una mayor inducción en el núcleo, lo que genera un aumento en las corrientes parásitas. Cuando el transformador opera en vacío, no hay circulación de corriente en el secundario, esto implica que las pérdidas por efecto Joule en los conductores son insignificantes. Se calculó la relación de transformación del transformador trifásico, lo cual permite conocer el voltaje en el primario y el secundario. Asimismo, se evaluó el rendimiento del equipo, obteniendo un valor de 85%, lo cual indica un comportamiento eficiente dentro del rango. Por último, se determinó la regulación de tensión, que resultó ser de 8,53%, valor considerado aceptable para este tipo de transformadores. U1 U2´ Bm=0,524∗ 1 0 −^4 ( Ω−^1 ) Gμ= 20 , 65 ∗ 1 0 − 4 ( Ω − 1 ) Rcc= 0 , 7 5 [ Ω] X (^) cc= 5 , 35 [ Ω]
