El objetivo principal fue obtener la gráfica del porcentaje de regulación de voltaje versus la curva del ángulo del factor de potencia de la carga en el rango -90° a 90°, la cual nos ayuda a evaluar la regulación de voltaje del transformador. El resultado del programa nos da los parámetros del circuito equivalente del transformador de distribución y su curva de regulación de tensión en relación al factor de potencia de la carga. Por tal motivo, la principal motivación de esta investigación fue determinar en qué porcentaje varía el voltaje de salida del transformador de distribución trifásico de 75 kVA.
- Caracterización del Problema
- Formulación del Problema
- Problema general
- Problemas específicos
- Objetivos de la Investigación
- Objetivo general
- Objetivos específicos
- Justificación del Estudio
- Justificación teórica
- Justificación social
- Justificación metodológica
- Limitaciones del estudio
En qué debe basarse el programa para determinar la regulación de voltaje del transformador a evaluar. Diseñar y desarrollar un programa Matlab basado en datos de placa de identificación, circuito equivalente del transformador y factor de potencia de carga para determinar la regulación de voltaje del transformador a clasificar. El programa informático que se desarrollará se convertirá en un instrumento que ayudaría a otras investigaciones similares al ahorrar tiempo en la determinación de la regulación de voltaje del transformador.
Antecedentes
Los modelos presentados en este documento replican con éxito pruebas del mundo real, como la prueba sin carga, la prueba de cortocircuito, la prueba de carga y la prueba de funcionamiento térmico corto con una precisión aceptable. El valor del transformador se toma como 2 kVA, 230/115 V, 50 Hz, que es un valor típico para transformadores comúnmente utilizados en clases prácticas en el laboratorio de maquinaria eléctrica para cursos de pregrado. Los modelos de prueba virtual de prueba de circuito abierto, prueba de cortocircuito, prueba de carga y prueba de funcionamiento térmico corto que se presentan aquí se pueden utilizar en laboratorios de software, que por supuesto proporcionan información detallada sobre diversos aspectos operativos de un transformador de corriente.
Bases teóricas
- El transformador
- Transformador real
- Circuito equivalente
- Circuito equivalente aproximado
- Clasificación de la placa de identificación
- Pruebas del transformador
- Regulación de tensión
- Transformadores trifásicos
- Transformador trifásico versus banco de tres transformadores
- Construcción de transformadores trifásicos
- Polaridad de los devanados del transformador
- Representación fasorial de cantidades alternas en conexiones de
- Conexiones de transformadores trifásicos
- Selección de conexiones de transformador
Por lo tanto, no es necesario mostrar el circuito equivalente reductor del transformador ideal al circuito en T de la figura 4 (c) en referencia al lado 1. En el circuito equivalente de la figura 4 (c), tomando Gi como constante , se supone que la pérdida del núcleo varía como E2i o Φ2maxf2. El circuito equivalente aproximado de la Fig. 6(b), en el que el transformador se representa como una impedancia en serie, es bastante preciso para el modelado de sistemas de potencia.
La prueba de cortocircuito se realiza para determinar los parámetros de la rama en serie del circuito equivalente. Dado que la prueba se realiza en el lado primario, los parámetros de rama en serie obtenidos se refieren al lado primario. En la Figura 13 se muestra un ejemplo de la variación completa del porcentaje de regulación de voltaje versus el factor de potencia de carga tanto inductiva como capacitiva.
Estos devanados están colocados verticalmente en las tres partes, como se muestra en el lado izquierdo de la Figura 16. La marca de polaridad del transformador indica las direcciones instantáneas relativas de la corriente y el voltaje en los cables del transformador. Están desplazados uniformemente de los voltajes de fase correspondientes en un ángulo Φ, como se muestra en el lado derecho de la Figura 18(b), con el factor de potencia cos Φ.
El diagrama de conexión de la Figura 20 ilustra la posición relativa de los terminales en la caja de terminales y la disposición de las conexiones internas. En el lado de alta tensión del transformador, el aislamiento sólo se carga al 57,7% de la tensión de línea. Las tensiones de línea secundaria tienen un desfase de ±30° con respecto a las tensiones de línea primaria.
Conceptos Básicos
En este caso, el punto neutro es estable y no "flotará" cuando la carga esté desequilibrada. No hay distorsión de corriente porque el primario está conectado en delta, lo que permite el paso de corrientes del tercer armónico. En este esquema de conexión, la relación de tensión de línea es √3 veces la relación de vueltas del transformador.
El neutro del secundario está conectado a tierra para proporcionar un sistema trifásico de cuatro cables. Este diagrama de conexión es muy utilizado en sistemas de distribución porque puede usarse tanto para equipos eléctricos trifásicos como para circuitos de iluminación monofásicos. En tal caso, las conexiones del transformador de 10 kV/400 V proporcionan un secundario de cuatro cables, con el neutro convertido en el cuarto cable. El equipo trifásico se conecta a los cables de línea para operar a 400 V, mientras que el equipo de iluminación se conecta entre uno de los cables de línea y el neutro para operar a 230 voltios.
La corriente eléctrica pasa a través de transformadores de distribución para reducir los niveles de alto voltaje a los niveles de uso final. Es la detección de las condiciones de operación del transformador en términos de la caída de voltaje entre el lado primario y secundario debido al factor de potencia de la carga, esto nos ayuda a evaluar su desempeño. Nos referimos a parámetros de circuito equivalente como las resistencias y reactancias de los devanados primario y secundario del transformador, la resistencia de las pérdidas del núcleo y la reactancia debida a las pérdidas por histéresis.
Hipótesis
- Hipótesis general
- Hipótesis específicas
Variables
Operacionalización de Variables
- Tipo de Investigación
- Nivel de Investigación
- Diseño de Investigación
- Población y Muestra
- Técnicas e instrumentos de recopilación de datos
- Técnicas de procesamiento y análisis de datos
La técnica que se utilizó es el análisis documental, específicamente el análisis de contenido, debido a que tiene como objetivo realizar un estudio descriptivo objetivo, sistemático y cuantitativo de la regulación de tensión en transformadores. Los datos utilizados en el trabajo son las características eléctricas de la placa del transformador (potencia nominal, tensión primaria y secundaria) y los resultados de los cálculos (resistencias y reactancias) obtenidos a partir de datos de, por ejemplo, la prueba de vacío y cortocircuito. , únicamente será necesario procesarlos mediante el programa informático a desarrollar. En cuanto al análisis de datos se utilizó la técnica lógica de análisis-síntesis porque para comenzar se hizo un estudio profundo de la teoría de los transformadores para luego analizarlo y finalmente hacer la síntesis de tal manera que con base en dicha información Desarrollamos el programa informático utilizado para evaluar la regulación de voltaje del transformador de distribución.
Presentación de datos y resultados
- Datos
- Resultados
Para obtener los resultados, los programas (apéndices 1 y 2) fueron equipados con datos sobre la potencia, tensión primaria y tensión secundaria del equivalente monofásico del transformador de distribución trifásico, los valores de tensión, corriente y potencia de la prueba de cortocircuito realizada en el lado de alta tensión del transformador, y la tensión, los valores de corriente y la potencia de prueba de circuito abierto en el lado de baja tensión del transformador. Los dos programas diseñados para este estudio de caso produjeron los resultados de los parámetros del circuito equivalente (Figura 30), las curvas de regulación de voltaje versus factor de potencia para la carga inductiva (Figura 31) con el programa nombrado. RegTraInductivo” y curvas de regulación de voltaje versus factor de potencia para una carga capacitiva (Figura 21) con un programa llamado “RegTraCapacitivo”.
En la Figura 31 se puede observar el porcentaje de regulación de voltaje del transformador, en el eje vertical se muestra el porcentaje de regulación de voltaje y en el eje horizontal el factor de potencia inductivo a partir de factor de potencia = 0, que corresponde a un ángulo de desfase de 90° a factor de potencia = 1, que corresponde a un ángulo de cambio de fase de 0°. En la Figura 32 se puede observar el porcentaje de regulación de voltaje del transformador, en el eje vertical se muestra el porcentaje de regulación de voltaje y en el eje horizontal el factor de potencia capacitivo, ya que factor de potencia = 1, que corresponde a un desfase angular de 0 ° al factor de potencia = 0, que corresponde al desplazamiento de fase del ángulo -90°. La Figura 33 muestra la regulación de voltaje del transformador con carga inductiva, para ello el programa ha cambiado el eje horizontal del gráfico para la carga inductiva con un rango de factor de potencia de 0.8 (ángulo de fase 0.8). 36,37°) a 1 (ángulo de fase 0°).
Discusión de Resultados
Se puede suponer que el voltaje de salida del transformador es mayor sin carga. Entonces tendría sentido que (bajo condiciones de carga) los componentes resistivos y reactivos del transformador causaran que el voltaje de salida cayera por debajo de su nivel sin carga. Según el cuadro de regulación de voltaje en la Figura 33, dependiendo del factor de potencia de la carga, el voltaje de salida a plena carga puede ser mayor que el voltaje sin carga.
Y como se puede observar en la Figura 32, el factor de potencia es el factor decisivo en el voltaje secundario, el factor de potencia afecta la regulación del voltaje. Esto significa que la regulación de tensión del transformador es un valor dinámico dependiendo de la carga. En Matlab se logró diseñar y desarrollar un programa que da los parámetros del circuito equivalente del transformador y la curva que se genera al combinar los puntos de regulación de voltaje en diferentes factores de potencia de carga.
Si se mantiene un voltaje constante en el primario de un transformador, en el secundario el voltaje no permanece constante desde sin carga hasta carga completa. Esto se debe a la caída de voltaje a través de la impedancia de fuga, cuya magnitud depende tanto del valor de la carga como de su factor de potencia. Se define como la variación en el voltaje secundario cuando el transformador está operando a plena carga a partir del factor de potencia especificado suministrado a un voltaje nominal sin carga, con el voltaje primario mantenido constante.
No confunda el significado de que un transformador con una regulación de un determinado porcentaje mantendrá la tensión de salida en un valor dentro del mismo porcentaje de la tensión nominal.
