MAQUINAS ELECTRICAS

LABORATORIO N.º 01

“Pruebas con el Transformador

monofásico “

Cuayla Flores Franco André

Nuñes Marques Marc Antoni
Alumno (s):

:
Grupo A Mendoza Llerena
Nota:
Maria Teresa
Semestre : IV
0 0 2
Fecha de entrega : Hora:
8 3 0
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 1 / 8
Tema : Cód :
igo
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Gr :
up
o

I. OBJETIVOS:

 Interpretar y analizar los resultados de pruebas y mediciones efectuadas al transformador

monofásico, durante los ensayos en vacío y cortocircuito.
 Determinar la relación de transformación de un transformador monofásico.
 Realizar el ensayo de vacío a un transformador monofásico
 Realizar el ensayo de cortocircuito a un transformador monofásico'.
 Determinar los parámetros del circuito equivalente de u transformador monofásico.

II. EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR:

 01 Transformador monofásico de 400VA. 220/110 V.

 03 Multímetros.
 01 Fluke 43B.
 01 Pinza amperimétrica
 01 Fuente de tensión monofásica variable
 Conductores de conexión.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS EN EL MODELO DE TRANSFORMADOR REAL

Ensayo de circuito abierto, la bobina secundaria de transformador está en circuito abierto y su bobina
Primaria está conectada a una línea con voltaje nominal. Bajo las condiciones descritas, toda la
corriente de alimentación debe estar fluyendo a través de la rama de excitación del transformador. Los
elementos en serie Rp y Xp son demasiado pequeños en comparación con Rn y XM para causar una
caída significativa de voltaje así que esencialmente todo el voltaje de alimentación se aplica a través de
la rama de excitación. La figura N° 1 muestra la forma de conexión de los instrumentos durante este
ensayo.

Voltamperimetro

Transformador
Amperímetro

Voltímetro

Figura 1. Conexión para un ensayo de circuito abierto de un transformador

Con la medida del vatímetro determinamos la resistencia del núcleo:

2
RN  V y con esto GN  1
La magnitud de la admitancia de excitación (referida al circuito primario) se puede encontrar por
medio del ensayo del circuito abierto de voltaje y corriente:
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 2 / 8
Tema : Cód :
igo
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Gr :
up
o

ICAb
YE 
V CAb

Puesto que estos dos elementos son paralelos, son admitancias se suman y la admitancia total
de excitación es:
1 1 2 2
Y  G  jB  j de donde B  Y G
E N M M E N
RN XM

Del valor de la susceptancia calculamos la reactancia de magnetización:

1
X 
M
BM
En el ensayo de corto circuito, los terminales secundarios del transformador están en corto circuito
y los terminales primarios están conectados justamente a una fuente de bajo voltaje, tal como se
ilustra en la figura 2. El voltaje de alimentación se ajusta hasta que la corriente en la bobina, que está
en corto circuito, sea igual a su valor nominal.

Voltamperimetro

Transformador
Figura 2. Conexión de trasformador para ensayo de cortocircuito

Puesto que el voltaje de alimentación es tan bajo durante el ensayo de corto circuito, una corriente
muy baja fluye a través de la rama de excitación. Si la corriente de excitación se ignora, entonces la
caída de voltaje en el transformador se le puede atribuir a los elementos en serie en el circuito. La
magnitud de las impedancias en serie referidas al lado primario del transformador es:
VCC
Z SE 
I CC
Con la lectura del vatímetro y la del amperímetro, la resistencia del cobre se calculará con la ecuación:
PCC
R eq  2
I CC
Aplicando el teorema de Pitágoras para una impedancia en serie, la reactancia de dispersión
equivalente del transformador se calculará con la expresión:
2 2
X  Z R
eq eq eq
La impedancia serie ZSE es igual a:
Z SE  Req  JX eq  (RP  a R2S )  j( X P  a X 2S )

Como aproximación se aplicará la mitad del valor de cada valor hallado (Requi y Xequi) a cada
bobina del transformador:
R Req X eq X eq
eq
RP  RS  XP  XS 
2 2a 2 2 2a 2
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 3 / 8
Tema : Código :
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Grupo :

IV. PROCEDIMIENTO

Advertencia:
¡En esta etapa se manejarán voltajes peligrosos! ¡No haga ninguna
conexión cuando la fuente esté conectada! ¡La fuente debe
desconectarse después de hacer cada medición!.

Advertencia:

Usar lentes de seguridad durante su permanencia en el Taller

Advertencia:

Usar botas de seguridad durante su permanencia en el Taller

4.1. Medición de la resistencia de los bobinados.

Medir la resistencia de los bobinados de mayor tensión (220 V) Y baja tensión (110 V)
utilizando un ohmimetro.
34 Ω
Resistencia del lado de mayor tensión. = Ω
1.0 Ω
Resistencia del lado de menor tensión. = Ω
¿Cuál resistencia es mayor?

La resistencia del lado de mayor tensión.

(Resistencia devanado mayor tensión / Resistencia devanado menor tensión)

4.2. Ensayo en vacío

a. Armar el circuito de la figura N° 3.

Figura 3. Esquema de ensayo en vacio.

 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 4 / 8
Tema : Código :
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Grupo :

b. Alimentar el circuito con tensiones que varíen desde un 10% de la nominal hasta un 120% según la
tabla N° 1.
c. Tomar lectura de los valores medidos por los instrumentos y anotarlos en la tabla N° 1.
d. Calcular la relación de transformación en función de los voltajes medidos para cada observación

a =UP/US

Tabla
N°1
O Porcentaje Tensi Corrie Poten Tensión Relación de
bs de la tensión ón nte cia secunda transformaci
. nominal prima primar prima ria ón (a)
primaria ria ia ria (US)
(UP) (IP) (PP)
1 10 22 V 0.013 A 0.2 w 11.12V 1.98
%
2 20 44 V 0.021 A 0.6 w 22.23 V 1.99
%
3 30 66 V 0.028A 1w 32.7 V 1.97
%
4 40 88 V 0.035A 1w 44.15 V 1.99
%
5 60 132 V 0.053A 3w 66.4V 1.98
%
6 80 176 V 0.094A 4w 88.8V 1.99
%
7 100 220 V 0.0184A 14 w 110.7 V 2.007
%
8 120 264 V 0.0364A 21 w 132.5 V 2.01
%

e. Reducir el voltaje a cero y desconectar la fuente.

f. ¿Qué perdidas indica el vatímetro PP? Indica perdidas en el núcleo ¿Estás perdidas varían
cuando la tensión UP cambia de valor? Si ¿Por qué?

Estas pérdidas varían porque no todo el flujo magnético se concentra en el núcleo del
transformador
4.3.Ensayo en cortocircuito.

a. Cálculo de las corrientes nominales de los bobinas del transformador monofásico.

400
Potencia nominal del transformador => S= VA

Corriente nominal del lado 220 V:

IP=S/UP = 400/220 = 1.818 A

(Formula) (Valores) (Resultado)

Corriente nominal del lado de 110 V:

IS=S/US = 400/110 = 3.636 A
(Formula) (Valores) (Resultado)
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 5 / 8
Tema : Código :
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Grupo :

b. Armar el circuito de la figura N° 4. (utilice como amperímetro IS una pinza amperimétrica)

Figura 4. Esquema de ensayo en cortocircuito

c. Calcular en la tabla N° 2 las corrientes primarias en función de los porcentajes respectivos de la

corriente nominal.
d. Alimentar el circuito, comenzando desde cero voltios e ir subiendo el voltaje hasta obtener en el
amperímetro las corrientes IP previamente calculadas según tabla N° 2.
Nota: La tensión de cortocircuito es aproximadamente de 5% a 10% de la tensión nominal.
La corriente primaria IP calculada esta en función de la corriente nominal del lado 220 V.

e. Tomar nota de la lectura de los instrumentos.

f. Calcular la relación de transformación entre las corrientes primaria y secundaria.

a = IS / IP
Tabla
N°2
O Porcentaje de Tensi Poten Corrient Relación de
bs la corriente Corriente on cia es transformaci
. nominal s Prima prima secunda ón (a)
primaria Primaria ria ria ria (IS)
(IP) (UP) (PP)
(calculad
a)
1 10 0.182 A 1.7 V 0.46 w 0.56 A 2.475
%
2 20 0.364 A 2.33 V 0.82 w 0.76 A 2.161
%
3 30 0.546 A 3.42 V 1.76 w 1.11 A 1.961
%
g. Reducir el voltaje a cero y desconectar la fuente.
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 6 / 8
Tem Código :
a: PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Grupo :

h. ¿Qué perdidas indica el vatímetro PP? Indica perdidas en el devanado. ¿Estás

perdidas varían cuando la corriente IP cambia de valor? Si ¿Por qué?

Estas pérdidas varían debido a que existen pequeños fallos en los conductores, estos
dispersan perdidas en forma de calor.

4.4. Calcular los parámetros del circuito equivalente del transformador

ensayado

a. Del ensayo en vacio.

2 2202
RN  V = 13.6 = 3558.82 Ω
P
(Formula) (Valores) (Resultado)

1 1
G  = =
3558.82 2.81 ×10−4
SIEMENS
N
RN

(Formula) (Valores) (Resultado)

ICAb
Y  = 0.196 =
220
SIEMENS 8.91 ×10−4
E
VC
A
b

(Formula) (Valores) (Resultado)

2 2
B  Y G
SIEMENS
= √(8.91 ×10−4 )2−(2.81×10
=
−4 2
8.46) ×10−4
M E N

(Formula) (Valores) (Resultado)

1 1
X  = = Ω
M 8.46 ×10−4 1182.69
BM

(Formula) (Valores) (Resultado)

b. Del ensayo en cortocircuito

PCC
R  = 22.5 = Ω
eq
IC 2 6.81
C
1.8182

(Formula) (Valores) (Resultado)

VCC
Z  = 12.79 = Ω
SE
I 1.818 7.04
CC
(Formula) (Valores) (Resultado)
2 2
X  Z R = = 1.785 Ω
eq eq eq √ 7.042−6.812
(Formula) (Valores) (Resultado)
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 7 / 8
Tema : Código :
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Grupo :

c. Relación de transformación y parámetros del cobre del transformador

UP
a = 220 = 2 Ω
US 110
(Formula) (Valores) (Resultado)
Req
RP  =
6.81 = 3.405 Ω
2 2
(Formula) (Valores) (Resultado)
Req
RS  2 =
6.81 = 0.851 Ω
2a 2× 22
(Formula) (Valores) (Resultado)
X eq
XP  = 1.785 = 0.893 Ω
2 2
(Formula) (Valores) (Resultado)
X eq
XS  2 = 1.785 = 0.223 Ω
2a 2 ×22
(Formula) (Valores) (Resultado)

d. Con los valores hallados anteriormente completar el siguiente circuito equivalente:

3.405 0.893 0.851 0.223

1182.69 Ω
3.6 kΩ

V. CUESTIONARIO

1- ¿Por qué es importante conocer el circuito equivalente del transformador?

Para facilitar más la labor en el cálculo de tensiones y Corrientes cuando los transformadores
están involucrados, se suele recurrir a su sustitución por un circuito equivalente que incorpore
todos los fenómenos físicos que se producen en un transformador real .
 Nro. DD-106
MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 8 / 8
Tema : Código :
PRUEBAS AL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Semestr IV
e:
Grupo :

2- ¿Qué diferencias hay entre un transformador ideal y el real?

La diferencias del transformador ideal y real es que el ideal porque su potencia de entrada es
igual a la potencia de salida; no sufre ninguna pérdida alguna en los devanados primarios,
secundario y en el núcleo. Y en el real o no ideal este tiende n a sufrir pérdidas por
calentamiento por lo cual ocurre perdida de potencia por lo que su potencia de salida no sea
igual a la de entrada, a su vez su eficiencia ya no será del 100%.
VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
(Mínimo 5 de cada una de ellas)

OBSERVACIONES :

 Se observó durante la realización del laboratorio que las pérdidas de potencia que tiene el
transformador se convierten o se transforman en calor.
 Se observó que cuando se realizó la prueba en vació, que cuando aumentábamos el
voltaje de entrada tanto como la potencia y la corriente primaria aumentaba.
 Se observó que cuando trabajamos en el ensayo de cortocircuito se tiene que trabajar con
un voltaje que no exceda de los 12 V porque si no se sobrecalentara.
 Cabe resaltar que tuvimos problemas con un equipo de medición, sin embargo, trabajamos
con los datos que nos obtenía este.
 Se observó que las pérdidas son relativas al material a utilizar para la creación de campos
electromagnéticos, como se pudo comprobar en este laboratorio.
 Se debe tener en cuenta los dos lados, primario y secundario, debido a que ambos
trabajan con valores diferentes y al transformador a utilizar, lo cual se debe tener en
consideración al realizar los cálculos teóricos.

CONCLUCINES :

CUAYLA FLORES FRANCO ANDRE

 Se identificó las partes de un circuito magnético, que está compuesto de material

magnético con alta impermeabilidad, así como sus diferentes fórmulas para el flujo
magnético, fuerza magnetomotriz y permeabilidad.
 Verificamos que, al momento de hacer el ensayo en vacío, este permitía determinar las
perdidas en el hierro del transformador y también la relación de transformación
 Comprobamos que el flujo variable en un transformador se cierra por todo el núcleo y corta
además a los conductores del bobinado secundario, por lo que se induce una f.e.m. que
depende del número de espiras
 Constatamos al momento de hacer el ensayo en cortocircuito, el devanado secundario se
le aplica el cortocircuito y al primario se le aplica una tensión que se va elevando
gradualmente desde cero hasta que circule una corriente nominal.
 Se determinó los parámetros del circuito equivalente de un transformador monofásico,
propiamente esto lo volvimos a repasar en clase.
NUÑES MARQUES MARC ANTONY
 Se concluye que los transformadores necesitan una corriente para poder inducir el voltaje
transformado
 Se logró analizar los resultados de las mediciones durante los ensayos en vacío y
cortocircuito
 Se concluye que, al momento de realizar el ensayo en vacío, las pérdidas que indicaba el
vatímetro era las perdidas en el núcleo.
 Se logró identificar la relación de transformación en un transformador monofásico.
Anexos :

Transformador monofásico de 400VA. 220/110 V.

Fluke 43B.

Pinza amperimétrica

Multimetro