MÁQUINAS ELÉCTRICAS LABORATORIO No. 3 Conexión

MÁQUINAS ELÉCTRICAS
LABORATORIO No. 3
Nivel:
Facultad de Estudios Tecnológicos.
Departamento:
Eléctrica.
Materia:
Maquinas Eléctricas I.
Docente de Laboratorio:
Lugar de Ejecución:
Tiempo de Ejecución:
Guía de Laboratorio No. 3.
TITULO: “CONEXIÓN DE BANCOS TRIFÁSICOS”.
I. OBJETIVOS
Que el alumno:
 Realice la conexión de un banco de transformadores monofásicos.
 Determine el desfase entre el voltaje secundario y el primario en bancos trifásicos,
para las conexiones básicas: estrella-estrella, estrella-delta.
 Desarrolle la habilidad para elaborar diagramas fasoriales, a partir de los datos
medidos.
II. INTRODUCCIÓN
Habiéndose estudiado el transformador monofásico en forma simplificada, ahora se
estudiará en forma más compleja, es decir, en un arreglo trifásico o banco de
transformadores monofásicos. Aunque esto no siempre es de rigor en la realidad, pues
existen transformadores trifásicos individuales, construidos en un solo recipiente y donde su
aplicación depende de la tensión de trabajo y la capacidad en voltamperios de diseño, que
generalmente son altos en estos casos.
El circuito equivalente del transformador trifásico es igual al equivalente monofásico,
excepto que ahora existen 3 arreglos por cada fase y siempre habrá simplicidad para el
análisis. Al igual que los transformadores monofásicos, es recomendable conocer la
polaridad cuando se desean conectar en paralelo, evitando los desastres por cortocircuitos.
En la vida real generalmente se debe especificar si es aditivo o sustractivo, además de todos
los arreglos posibles a voltaje nominal. La relación de transformación del transformador
trifásico, está íntimamente ligado con las conexiones del lado primario y secundario, donde
dicha relación viene dada entre voltajes de línea y voltajes de fase.
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Conexión de Bancos Trifásicos
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III. MATERIALES Y EQUIPO
No.
1
2
3
4
5
6
Cantida
d
1
1
1
1
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Descripción
Código
Banco de transformadores
Amplificador de aislamiento
Osciloscopio de doble traza
Fuente de Vac trifásica
Cable de conexión BNC
Cables de interconexión
Tabla 3.1: “Materiales y Equipo”.
--LM6113
HM205-3
ST 7007-4M
-----
IV. PROCEDIMIENTO
Parte I: “Conexión Estrella-estrella”.
Paso 1. Arme el circuito de la Figura 3.1, con la finalidad de hacer una conexión Estrellaestrella, con el banco de transformadores.
Figura 3.1: “Conexión Estrella-estrella”.
Paso 2. Ajuste el nivel de voltaje de alimentación en 125VAC.
Paso 3. Conectar el Osciloscopio y el Amplificador de Separación, con el objetivo de
visualizar las formas de onda. Ajuste los controles de ambos medidores. Pida al Docente que
le explique como realizar este paso, de tal forma que ambos instrumentos queden
conectados, tal y como se muestra en la Figura 3.2.
Figura 3.2: “Osciloscopio y Amplificador de Separación”.
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Paso 4. Mida el voltaje pico a pico entre A-N, también mida el voltaje secundario a-n (pico a
pico) y calcule la relación de transformación.
A-N = __________ Voltios pico a picoa-n = __________ Voltios pico a pico
Relación de transformación: a = __________
Paso 5. Dibuje a escala las formas de onda de los voltajes A-N y a-n, en la plantilla de la
Figura 3.3.
Figura 3.3: “Formas de onda A-N y a-n”.
Paso 6. Mida el desfase relativo entre A-N y a-n, tomando como referencia A-N. Utilice una
regla de tres simple.
Desfase entre A-N y a-n = __________ Grados
El voltaje a-n está adelantado o atrasado con respecto a A-N: _______________
Paso 7. Realice los siguientes cambios en el Amplificador de Separación para observar las
formas de onda de los voltajes de línea a línea. Ver Figura 3.4.
Figura 3.4.
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Paso 8. Mida el voltaje pico a pico entre A-B.
A-B = __________ Voltios pico a pico
Paso 9. Dibuje a escala las formas de onda de los voltajes A-B y a-n, en la plantilla de la
Figura 3.5.
Figura 3.5: “Formas de onda A-B y a-n”.
Paso 10. Mida el desfase relativo entre A-B y a-n, tomando como referencia A-B. Utilice una
regla de tres simple.
Desfase entre A-B y a-n = __________ Grados
El voltaje a-n está adelantado o atrasado con respecto a A-B: _______________
Paso 11. Modifique la medición de voltajes secundarios, es decir, ahora en lugar de a-n será
a-b.
Paso 12. Mida el voltaje pico a pico y el desfase
entre:
A-B = __________ Voltios pico a pico
a-b = __________ Voltios pico a pico
Desfase entre A-B y a-b = __________ Grados
El voltaje a-b está adelantado o atrasado
con respecto a A-B: _______________
Paso 13. Dibuje las formas de onda para el caso
dado.
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Figura 3.6: “Formas de onda A-B y a-b”.
Parte II: “Conexión Estrella-delta”.
Paso 1. Conectar los devanados secundarios del banco trifásico, en delta como se muestra
en la Figura 3.7.
Figura 3.7: “Conexión Estrella-delta”.
Paso 2. Mida el voltaje pico a pico y el desfase entre:
A-B = __________ Voltaje picos a pico
a-b = __________ Voltios pico a pico
Desfase de a-b con respecto a A-B: __________ Grados
B-C = __________ Voltaje picos a pico
b-c = __________ Voltios pico a pico
Desfase de b-c con respecto a B-C: __________ Grados
C-A = __________ Voltaje picos a pico
c-a = __________ Voltios pico a pico
Desfase de c-a con respecto a C-A: __________ Grados
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Parte I.
1. De los resultados obtenidos, explique que deduce con respecto al desfase entre las
tensiones de línea a neutro secundaria con respecto a la primaria en las otras fases
del sistema trifásico (B-N y C-N con b-n y c-n) y dibuje a escala el respectivo diagrama
fasorial de voltaje. Nota: Use valores eficaces.
2. De los resultados obtenidos, explique que deduce con respecto al desfase entre las
tensiones de línea a línea secundarias con respecto a los otros dos pares de líneas del
sistema trifásico y dibuje a escala el diagrama fasorial de voltaje. Nota: Use valores
eficaces.
3. Demuestre fasorialmente el desfase existente entre el conjunto de fasores de línea a
línea con respecto a los fasores correspondientes a las tensiones de línea a neutro,
además especifique que conjunto está adelantado con respecto al otro.
4. Determine fasorialmente la relación entre la magnitud de VA-B con respecto a VA-N.
5. De los resultados obtenidos, determine la relación de transformación entre las
tensiones de línea del sistema.
6. Dibuje cada uno de los diagramas fasoriales, en papel milimetrado y a escala,
analizados durante esta parte de la práctica de laboratorio.
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Parte II.
7. Tomando en cuenta como base las mediciones realizadas en los Pasos 1 y 2, dibuje
los diagramas fasoriales, a escala, para las tensiones: VAB, VBC, VCA y Vab, Vbc, Vca. Nota:
Use valores eficaces.
8. Explique cual conjunto de fasores está atrasado con respecto al otro.
9. De los resultados obtenidos, explique cual es la relación de transformación entre las
tensiones de línea en función de la relación de transformación individual monofásico,
para éste banco de transformadores.
10. Dibuje cada uno de los diagramas fasoriales, en papel milimetrado y a escala,
analizados durante esta parte de la práctica de laboratorio.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA
1) Elabore los diagramas fasoriales anteriores considerando inversión de polaridad de
los devanados secundarios.
2) Investigue si la relación de espiras entre devanados primarios y secundarios para un
banco trifásico estrella-delta (con transformadores monofásicos) es igual a la relación
de espiras en un transformador trifásico estrella-delta con la misma relación de
transformación para los mismos valores de tensión. Explique detalladamente su
respuesta.
3) Explique cuál es la relación entre la potencia total del banco y potencia manejada por
cada transformador monofásico que constituyen un banco para las conexiones
consideradas en esta práctica.
4) Explique porqué en sistemas de potencia se utilizan valores eficaces y no valores pico
a pico.
5) Porqué durante la práctica de laboratorio se han medido valores pico a pico.
6) Investigue las condiciones eléctricas necesarias para poder conectar bancos de
transformadores trifásicos en paralelo.
VII. BIBLIOGRAFÍA


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Electric Machines. Second Edition. Charles I. Hubert. Prentice Hall, 2002.
Máquinas Eléctricas. Quinta Edición. A. E. Fitzgerald/ Charles Kingsley, Jr. McGraw-Hill
1992.
Fundamentos de Máquinas Eléctricas. Stephen Chapman. McGraw-Hill 1990.
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