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Maquinas Eléctricas Estáticas y Rotativas Laboratorio N°1
Maquinas Eléctricas Estáticas y Rotativas Laboratorio N°1
Maquinas Eléctricas Estáticas y Rotativas Laboratorio N°1
FACULTAD DE INGENIERÍA
LABORATORIO N°1
Asignatura:
Alumnos:
Profesor:
3. MATERIALES Y EQUIPOS
Equipo
Cantidad
Modelo Descripción
8131 Puesto de trabajo 1
8311 Carga resistiva 1
8353 Transformador monofásico 1
8946-2 Multímetro 1
8951 Juego de cables de conexión 1
8221 Fuente de alimentación 1
Computadora 1
9063 Interfaz de adquisición de datos 1
a. El laboratorio cuenta con señalética de prohibiciones, seguridad y emergencia, los cuales deben ser
respetados por docentes y alumnos.
b. Los alumnos deberán llegar puntualmente a la sesión de laboratorio.
c. Durante las actividades prácticas no se permitirá:
Descortesías hacia los compañeros, instructores, docentes y personal de apoyo.
Burlas en plena práctica y que se utilice un vocabulario indebido.
Que los alumnos deambulen de un lado para otro sin motivo y que corran dentro del
laboratorio.
j. Los alumnos deben maniobrar los equipos de acuerdo a las indicaciones del docente y las
contenidas en esta guía.
m. Todo el grupo de trabajo es responsable por la rotura y/o deterioro del material entregado y/o
equipos del laboratorio durante el desarrollo de las prácticas.
n. Si algún suministro sufriera daño, el grupo de trabajo responsable deberá reponer dicho suministro,
ya que el mismo estuvo bajo su responsabilidad durante el desarrollo de las prácticas.
9.1 Vestimenta y equipos de protección para las prácticas en los laboratorios
b. Para los laboratorios de Electrónica General, Máquinas Eléctricas y de Potencia, Control y Automatización,
Internet de las Cosas, Sistemas Biomédicos y Mecatrónica, Robótica y CNC, se recomienda como parte de
una cultura de identificación y prevención, que los alumnos usen guardapolvo, mientras se esté ejecutando
alguna práctica dentro del laboratorio. Para los asistentes el uso de guardapolvo azul será obligatorio.
d. Para los laboratorios de Mecatrónica, Robótica y CNC, Control y Automatización y Máquinas Eléctricas y de
Potencia, el uso de zapatos de seguridad con suela de alta resistencia eléctrica y punta reforzada obligatorio.
Referencias:
Protocolo de Seguridad para los Laboratorios del Departamento Académico de Sistemas y del Departamento Académico de Electrónica
(Pág. 8-10 -11).
DESCRIPCIÓN DE UN TRANSFORMADOR
Los transformadores son máquinas estáticas con dos devanados1 de corriente alterna arrollados sobre
un núcleo magnético (Fig. 1). El devanado por donde entra energía al transformador se denomina
primario y el devanado por donde sale energía hacia las cargas2 que son alimentadas por el transformador
se denomina secundaria.
El devanado primario tiene N1 espiras y el secundario tiene N2 espiras. El circuito magnético de esta
máquina lo constituye un núcleo magnético sin entrehierros, el cual no está realizado con hierro macizo
sino con chapas de acero al silicio apiladas y aisladas entre sí (véanse las Figs. 2, 3 y 4). De esta manera se
reducen las pérdidas magnéticas del transformador.
Al conectar una tensión alterna V1 al primario, circula una corriente por él que genera un flujo alterno
en el núcleo magnético. Este flujo magnético, en virtud de la Ley de Faraday, induce en el secundario
una fuerza electromotriz (f.e.m.) E2 que da lugar a una tensión V2 en bornes de este devanado. De esta
manera se consigue transformar una tensión alterna de valor eficaz V1 en otra de valor eficaz V2 y de la
misma frecuencia.
Nótese que esta máquina sólo vale para transformar tensiones alternas, pero no sirve para tensiones
continuas.
Las tensiones asignadas o nominales (V1N, V2N) son aquellas para las que se ha diseñado el transformador.
Estas tensiones son proporcionales al número de espiras (N1 y N2) de cada devanado.
La potencia asignada o nominal (SN) es la potencia aparente del transformador que el fabricante garantiza
que no produce calentamientos peligrosos durante un funcionamiento continuo de la máquina.
Los dos devanados del transformador tienen la misma potencia asignada.
Las corrientes nominales o asignadas (I1N, I2N) se obtienen a partir de las tensiones asignadas y de la
potencia asignada.
Así, en un transformador monofásico se tiene que:
Se deduce que la onda de corriente alterna que atraviesa una resistencia pura es igual y en fase con la de
N V1 N I1 N V2 N I2 N (1)
tensión, pero dividida por el valorSde la resistencia.
La relación de transformación (m) es el cociente entre las tensiones asignadas del primario y del
secundario:
Teniendo en cuenta la relación (1) y que las tensiones asignadas son proporcionales a los respectivos
números de espiras, se deduce que
m=N1/N2 = V1N / V2N = I2N / I1N (3)
La relación de transformación asignada es el cociente entre las tensiones asignadas del bobinado de A.T.
y del bobinado de B.T.:
VATN / VBTN (4)
Las gráficas que representan la relación B/H se llaman comúnmente curvas B-H, curvas de magnetización
o curvas de saturación, y son muy útiles en el diseño y análisis del comportamiento de los motores o
trasformadores eléctricos.
La curva cóncava hacia arriba para valores bajos de intensidad de campo magnético, muestra de alguna
manera, pero no siempre, características lineales para valores medios de intensidad de campo y luego es
cóncava hacia abajo para valores altos de intensidad de campo, eventualmente, para valores muy altas
intensidades es casi plano.
1 5
24V 120V
5A 1A
2 6
3 7
24V 120V
5A 1A
4 8
Características Nominales
Primario Secundario
V1-2 24 V5-6 120
A1-2 5 A5-6 1
V3-4 24 V7-8 120
A3-4 5 A7-8 1
Tabla 1
𝑉1−2 = 2
𝐴=
𝑉5−6
𝐴5−6 = 2
𝐵=
𝐴1−2
1 5
24V 120V
5A 1A
2 6
3 7
24V 120V
5A 1A
4 8
Características Nominales
Primario Secundario
V1-2 24.28 V5-6 121.2
A1-2 16.44 A5-6 1.353
V3-4 24.28 V7-8 121.2
A3-4 16.44 A7-8 1.353
Tabla 1
𝑉1−2 2
𝐴=
𝑉5−6
𝐴5−6 = 1
𝐵=
𝐴1−2
Se puede indicar que, los valores medidos y calculados son aproximadamente iguales,
haciendo que se obtenga una relación de transformación entre I y V iguales.
1 5
24V 120V
5A 1A
2 6
3 7
24V 120V
5A 1A
4 8
Tabla 3
Medició Resistencia (Ohm)
n
R 1-5 9999
R 1-6 9999
R 2-5 9999
R 2-6 9999
R 3-7 9999
R 3-8 9999
R 4-7 9999
R 4-8 9999
R1-2 0.2
R3-4 0.2
R5-6 2.9
R7-8 2.8
Tabla 3. Tabla de Valor de resistencia medida en la
experiencia.
6.2.3 Comentar sobre los valores obtenidos
El resultado de la medición de la tabla anterior nos da como resultado que los valores
medidos entre R1-5 a R4-8 nos muestra un valor de resistencia alto, esto se debe a
que se encuentra en circuito abierto, por otra parte, los resultados de R1-2 y R3-4, nos
muestra un valor de resistencia bajo(0.2 Ω), ya que tiene menor número de vueltas en su
núcleo, y por último los valores obtenidos en R56 y R7-8 nos arroja un valor mayor(2.9Ω),
esto se debe a que como se utiliza un salida mayor(120V), necesita de mayor numero de
vueltas.
En conclusión, a mayor número de vueltas o mayor tensión, se necesita de mayor
cantidad de alambre, haciendo que el valor de resistencia aumente.
100000I36N Máquinas tricas Estáticas y Rotativas Guía N° 1 – rev0001ágina 8 d e 15
Eléc
EVIDENCIAS:
R 1-5
R 2-6
R 1-6
R 3-7
R 2-5
R 3-8
R 4-7 R 3-4
R 4-8 R 5-6
R 1-2 R 7-8
6.3. Inducción de tensión a través del arrollamiento del transformador
6.3.2 Aplicar una tensión de 24 V en los bornes 1 – 2 del transformador y tomar medidas de las tensiones
en los otros pares de bornes y completar la Tabla 4.
1 5
24V
5A
2 6
3 7
4 8
Observación: El profesor o asistente de laboratorio indicara como se realiza el cálculo de la tensión inducida.
V7-8 V1-2
24 ------- 120 X ------- 100
24 ------- X 24 ------- 100
12
2
V5-6
24 ------- 120 V3-4
24 ------- X
24 ------- 100
12
X ------- 100
V 1-2 E1
V 3-4 E2
V 5-6 E3
V 7-8 E4
Tabla 5
Realizar la conexión según el diagrama unifilar mostrado, aplicar tensión de 24 V
a los bornes 1-2:
1 5
E1 E3
2 6
3 7
E2 E4
4 8
Módulo de transformador
Observación: El asistente de laboratorio indicara como se realiza la instalación y manejo del LVDAC-EMS.
1 5
E1 E3
2 6
3 7
E2 E4
4 8
6.4.1 Realizar la conexión del circuito del transformador elevador según indica la figura.
Encender la fuente de tensión y conectarlo en el primario (tensión en AC). Inicie el suministro
de tensión con voltaje 0 voltios.
Calcular la tensión inducida en el secundario.
Tomar las medidas del secundario del transformador.
Compara los valores tomados vs valores calculados.
Para esta parte de la experiencia considerar una carga resistiva con valor infinito (circuito
abierto)
Anote los datos en la tabla 8.
Entrada de 4 A
Módulo transformador
+ I1 +
I2
1 5
+ +
E1 24 V 120 V E2
2 6
𝑉1 24
=𝑎 =𝑎
𝑉2 120
Bornes Medición
1–2 E1
5–6 E2
1 I1
5 I2
𝑉 2
2
𝑉 12
PARA 0V
𝑉
2 𝑉
𝑉 𝑉
PARA 4V
𝑉
2 𝑉 2
𝑉 𝑉
PARA 8V
𝑉
2 𝑉
𝑉 𝑉
PARA 12V
𝑉 12
2 𝑉 6
𝑉 𝑉
PARA 16V
𝑉 16
2 𝑉
𝑉 𝑉
PARA 20V
𝑉 2
2 𝑉 1
𝑉 𝑉
PARA 24V
𝑉 2
2 𝑉 12
𝑉 𝑉
PARA 0V
PARA 4V
PARA 12V
PARA 20V
EVIDENCIA TABLA 9
PARA 0 V
I SECUNDARIO:
I SECUNDARIO:
PARA 8V
I SECUNDARIO:
I SECUNDARIO:
PARA 16V
I SECUNDARIO:
I SECUNDARIO:
PARA 24V
I SECUNDARIO:
EVIDENCIA TABLA 10
PARA 0V
PARA 8V
PARA 16V
PARA 24V
POTENCIA = 120 W
Observaciones.
Debemos verificar el estado de los transformadores haciendo uso del multímetro, en función
ohmímetro. Entre los terminales de una bobina debe marcar continuidad, una resistencia muy
baja.
Con el objetivo de visualizar el comportamiento de la corriente de magnetización y el efecto
de saturación del transformador es necesario tomar mediciones hasta los 260V.
Recomendaciones.
Trabajar más con los simuladores, ya que este representa un problema para muchos alumnos
por ser la primera vez que lo usan.
https://www.youtube.com/watch?v=79VEaV5jOE4