ASIGNATURA:

LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICASI

TEMA:

DISEO DE TRANSFORMADORES

PROFESOR:

Lic. HUGO LLACZA ROBLES.

INTEGRANTE

LOPEZQUISPE ANTHONY 100616D

Bellavista , 29 de Setiembre del 2015

OBJETIVOS: Determinacin de los principios tericos en el diseo de transformadores. Familiarizarse con los diferentes materiales, herramientas y tcnicas que debe tenerse en cuenta para el diseo y ensamblaje de este tipo de mquina. Otro objetivo del trabajo es la realizacin de los ensayos caractersticos de un transformador y la contratacin de los resultados analticos y numricos con los empricos. El objetivo principal del trabajo ser el diseo de un transformador monofsico que cumpla con las especificaciones que se proporcionan en los datos de partida. Crear un programa el cual facilita los clculos correspondientes al diseo e tener una idea respecto al precio del material , tipo de cable entre otras caracterstica propias del diseo.

FUNDAMENTOS TEORICOS:Se denominatransformadora una mquina elctrica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo, tamao, etc.Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio.Las bobinas o devanados se denominan primario y secundariosegn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.La induccin ocurre solamente cuando el conductor se mueve en ngulo recto con respecto a la direccin del campo magntico. Este movimiento es necesario para que se produzca la induccin, pero es un movimiento relativo entre el conductor y el campo magntico. De esta forma, un campo magntico en expansin y compresin puede crearse con una corriente a travs de un cable o un electroimn. Dado que la corriente del electroimn aumenta y se reduce, su campo magntico se expande y se comprime (las lneas de fuerza se mueven hacia adelante y hacia atrs). El campo en movimiento puede inducir una corriente en un hilo fijo cercano. Esta induccin sin movimiento mecnico es la base de los transformadores elctricos. Un transformador consta normalmente de dos bobinas de hilo conductor adyacentes, enrolladas alrededor de un solo ncleo de material magntico. Se utiliza para acoplar dos o ms circuitos de corriente alterna empleando la induccin existente entre las bobinas.

FUNDAMENTOS DE DISEO:Para disear, calcular y construir una maquina elctrica esttica es conveniente construir los diferentes casos que se pueden presentar: Cuando los datos para el diseo son proporcionados por el CLIENTE. Cuando se cuenta con un trasformador y se requiere modificar sus caractersticas. Cuando se cuenta con el ncleo y se requiere aprovecha reste material (parte)En el presente modelo de clculo se realiza para transformadores de bajas potencias en donde se ignoran ciertos pasos que se consideran para aquellos de gran potencia (hasta 5000 VA).A. FRMULAS EMPRICAS1) Determinacin de la potencia aparente:

;

Se puede asumir un ancho de lmina; de acuerdo a la disponibilidad en el mercado, as como el espesor.Ejemplo: Se desea disear un transformador de 300VA.

2) Determinacin del n de espiras:Los datos a consignar son:

Numero de espiras de alta tensin

Considere un factor de regulacin del 2 o hasta un mximo de 10% por cada cada de tensin, cuando trabaja a plena carga.3) Determinacin de la corrienteSe tendr en cuenta los valores que se han asumido o hallado.

4) Calcular la seccin del conductorLa densidad de corriente;(para una sobre temperatura) es o de 2,5 A/mm, existiendo otros valores el mismo que depender del uso que se le d al transformador.Para ello se tendr en cuenta el valor de la densidad de corriente que tiene que asumir.Dependiendo del uso que se le va a dar (continuo, discontinuo, constante, permanente, eventual, etc.)

5) Dimetro del conductor:

Para el cual ser necesario el valor de las corrientes en ambas bobinas, teniendo como dato la potencia y las tensiones que vienen a ser datos asumidos o proporcionados. Es importante considerar para estos clculos los datos calculados y hallados en tablas, los mismos que deben ser iguales o aproximados, as por ejemplo:Para un conductor: Estos valores se obtendrn de unas tablas que el docente responsable te facilitara para los clculos.6) Determinar la potencia:Teniendo como base el tercer caso, donde se parte el clculo desde el rea del ncleo (acorazado), empleando formulas empricas, variando en un coeficiente que permite el mejor aprovechamiento del fierro como podr comprobar. Recomendando el tercer paso.Clculo aproximado de la longitud y peso de los arrollamientos.7) Bobinado de baja tensin:

Peso del fierro ()

Altura del paquete

8) Distribucin de los devanados

Altura de la ventana til =Ancho de la ventana =

2ab

DISEO DEL TRANSFORMADOR

PROCESO EXPERIMENTAL.Disearemos un transformador con E1:220V a E2:24V mediante los siguientes pasos:PASO 1. Medimos las dimensiones del transformador de la imagen 1.PASO 2. De las mediciones tomadas comparamos con el montaje experimental calculando el valor de a y b.De lo cual: y PASO 3. Calculamos el rea del sector transversal mediante la frmula:

Siendo : el factor de afilamiento En este caso tomamos el valor de 0,9 para .De los datos del paso 2 reemplazando en 3.Obtenemos:

PASO 4.Calculamos la potencia aparente:

Quiere decir que disearemos un transformador de 421,07 VA.PASO 5.Determinando el nmero de espiras de las seccin 1 y 2.

Siendo: : Tensin.: Frecuencia. Induccin magntica de la cual tomamos 12K gauss. : Area de la seccin transversal del ncleo.Para la seccin 1.

Para la seccin 2.

Considerando un factor de regulacin hasta un mximo de 5% por cada de tensin obtenemos:

PASO 6. Determinando la corriente en cada seccin.

Para la seccin 1.

Para la seccin 2:

PASO 7: Calculo de la seccin del conductor.

: Densidad de corriente en este caso tomamos el valor de 3. Calculo de la seccin 1:

Calculo de la seccin 2:

PASO 8: Calculamos la seccin, dimetro y peso del cobre segn la seccin del conductor calculado mediante tablas:Para la se tiene como: Seccin del hilo de cobre : 0,653 . Dimetro del hilo de cobre : 0,912 . Peso especifico del hilo de cobre : 5,802 Para la se tiene como: Seccin del hilo de cobre : 6,631 . Dimetro del hilo de cobre : 2,905 . Peso especifico del hilo de cobre : 58,98 PASO 9: Calculamos el peso del cobre por seccin:

Siendo:: 12: numero de espiras : Peso especifico del hilo de cobre. Para la seccin 1:

Para la seccin 2:

PASO 10. Calculando el nmero de capas por seccin:Primero se calcula N de espiras por capa = =SegundoN capas = Para la seccin 1 N de espiras por capa N capas = Para la seccin 2 N de espiras por capa N capas = PASO 11. Calculando el nmero de aislantes

Aislante3 ------ 0,5 = 1,57 ------ 0,1 = 0,7 1,5 + 0,7 = 2,2Conductor6x0,912= 5,4723x2,095= 8,715 5,472 + 8,715 = 14,1872,2 + 14,187 = 16,38 mm 1,6 cm < 1,9 cmLo cual indica que el diseo plasmado quedara encajado en nuestro transformador de la imagen1.

RELACION DE MATERIALES UTILIZADOS PARA LA ELABORACION DEL TRANSFORMADOR: Cables conductores de cobre. Material ferromagntico(ncleo) Aislamiento de mica Papel aislanteCONCLUSIONES: El factor de apilamiento est presente para disminuir las perdidas en corrientes parasitas. El diseo de un transformador no es difcil pero se tiene que llevar acabo cuidadosamente cada paso para no cometer ninguna falla. En particular se deben tener en cuenta las condiciones constructivas individuales del transformador considerado, y la incidencia que tienen en su "vida natural" los materiales aislantes. El 60 % de las fallas en transformadores se derivan de los falsos contactos en las terminales de baja tensin. Esto se puede prevenir programando un mantenimiento preventivo cuando menos cada 3 meses.UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

10 % de las fallas es a causa de fugas de aceite derivadas de sobre presin internas del transformador y por envejecimiento de los empaqueLab. Maquinas elctricas I Diseo de transformadorRECOMENDACIONES: Al momento de los clculos verificar el peso de los cables no difieran mucho, si es as habremos cometido algn error. Al momento de disear el transformador tener en cuenta todos los detalles, espacios del aislante, los conductores, etc. Se debera precisar los datos con mas exactitud tener instrumentos mas detallados y hacer los clculos con materiales reales en lo posible tratando de llevar un diseo optimo para el uso respectivo. Para llegar a un diseo optimo tendramos que tener en consideracin detalles de los materiales a usar. Al evaluar la capacidad de sobrecarga es importante el aporte del fabricante que debe conocer ntimamente el diseo y construccin de la mquina Recuerde que es muy importante medir la temperatura en las terminales de B.T. y hacer prueba de rigidez del aceite por lo menos cada 6 meses.

7.-BIBLIOGRAFA: http://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/Trabajo_09_10.pdf http://www.slideshare.net/junior198619/construccin-y-diseo-de-un-transformador-monofsico http://pdf.rincondelvago.com/transformadores_1.html http://www.minas.upm.es/dep/Sistemas-Energeticos/Tema2.PDF http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/mendez_s_j/capitulo1 http://garaje.ya.com/migotera/autotransformador.htm