especificaciones de como hacer las pruebas de corto circuito y corto circuito de un transformador monofasico de 50 KVA

1. Objetivos:
 Determinar por medio de las pruebas de corto circuito y de vacío, el circuito equivalente
de un transformador monofásico de distribución.
 Realizar el montaje y conexiones para la realización de las pruebas de corto circuito y
de vacío, en un transformador de distribución monofásico.
Resumen
Durante la última practica de laboratorio se
nos propuso un problema, el cual
fue,determinar el circuito equivalente de un
transformador monofásico de distribución,
para realizar dicha prueba se debía hacer
por medio de los elementos de laboratorio
de calidad de potencia, en esta práctica se
debió alimentar el transformador por medio
del módulo de Lorenzo DL1013-M1 usando
pomonas, banana-banana y banana-caimán;
también en la realización de dicha práctica
surgieron algunos factores a considerar,
como fue: el calibre de los conductores para
realizar dicha práctica, como se calibro la
fuente para obtener los valores necesario
para realizar dichas pruebas, el modo de
conexión de los elementos, entre otros;
todos estos factores serán explicados más
detalladamente en el desarrollo de este
informe de laboratorio
Palabras clave
Transformador, circuito equivalente, prueba
de vacío, prueba de corto circuito
Abstract
During the last practice of laboratory
proposed us a problem, which was, to
determine the equivalent circuit of a single-
phase transformer of distribution, to realice
the abovementioned test it had to do by
means of the elements of qualit laboratory
of power, in this practice it was necessary
to have fed the transformer by means of
Lorenzo's module DL1013-M1 using
pomonas, banana-banana and banana-
cayman; also in the accomplishment of the
abovementioned practice some factors arose
to considering, since it was: the calibre of
the drivers to realice the abovementioned
practice, since I calibrate the source to
obtain the values necessarily to realice the
abovementioned tests, the way of
connection of the elements, between others;
all these factors will be explained more
detailed in the development of this report of
laboratory
KeyWords
Transformer, equivalentcircuit, it tries
emptiness, test of short circuit
Marco teórico
Transformador
Es una maquina estática de corriente
alterna, que permite cambiar los niveles de
voltaje o corriente manteniendo la potencia
constante, por medio de inducción
electromagnética.
Obtención de Modelo Equivalente de Transformador de
50 kVA
Sarmiento Baez Luis Carlos, Morales Barragan Andres,Gomez Rojas Eddye Santiago, Peña Mateus Jairo
42121032,42122029, 42112000,

2. Factor de potencia
Es la relación entre la potencia aparente y la
potencia activa, esta se origina dependiendo
del desfase entre ángulos de tensión y de
corriente; ahora si el factor de potencia va
en adelanto implica que la potencia reactiva
es negativa, ya que el Angulo de corriente
adelanta al de tensión; por el contrario si es
el de corriente atrasada con respecto a la
tensión, el factor de potencia será en atraso
y la potencia reactiva será positiva.
Prueba de vacío
Consiste en alimentar con tensión nominal
uno de los terminales del transformador, y
dejando abierto los otros terminales (Ver
Figura1).
Figura 1. Esquema de Prueba de Vacío [3]
Para ésta prueba se recomienda realizarla
por los terminales de Baja Tensión, debido
a la facilidad de alcanzar éste valor, sobre
todo en los transformadores de mayor
potencia, en los que se dificulta variar
controladamente la tensión de alimentación.
Prueba de corto
Consiste en alimentar con corriente nominal
uno de los terminales del transformador, y
realizando un corto entre los otros
terminales (Ver Figura2).
Figura 2. Esquema de Prueba de corto circuito [5]
Para ésta prueba se recomienda realizarla
por los terminales de Alta Tensión, debido a
la dificultad de alcanzar controladamente la
elevada corriente del devanado de Baja
Tensión. [6]
Distribución de corriente en prueba de
corto circuito
Debido a que en la prueba por un devanado
podemos tener corriente superior a 200 A,
se debe considerar el calibre del conductor
elegido; es por eso que si no se cuenta con
un conductor de un calibre que permita
manejar ese nivel de corriente, se debe
hacer un paralelo de cables en este caso con
aproximadamente 11 pomonas que cada
una aguanta más o menos 20 A 90C de
temperatura.
Tensión de cortocircuito.
Es la tensión que se produce en el lado de
entrada al ser alimentado con la corriente
nominal, para que estando el lado de salida
del transformador en cortocircuito, circule
la corriente nominal de ese devanado se
espera que se mas o menos el 3 % de la
tensión nominal
Corriente de vacío
Es la corriente que se produce en el lado de
la entrada al ser alimentado con la tensión
nominal del transformador, dejando el otro
devanado en circuito abierto, en esta prueba
se espera que su valor sea entre el 0.5 y el 3
% de la corriente nominal
Corriente Inrosh
Es una condición transitoria de un circuito,
en el cual se genera una corriente de
magnetización que es 100 veces mayor a la

3. vacío; también se puede hacer la
aproximación de que es del 5 al 8 % de la
corriente nominal del trafo.
Circuitos Equivalentes de
Transformadores Eléctricos
Para el estudio y análisis del transformador
eléctrico se recurre a modelos a base de
circuitos equivalentes. En el caso del
transformador tenemos varios modelos el
primer modelo es el transformador
ideal,otro modelo que conocemos del
transformador es el modelo mediante dos
bobinas acopladas. Aunque el modelo
usado habitualmente en corriente alterna
tiene en cuenta las pérdidas de potencia en
los devanados y en el núcleo magnético y
las pérdidas de dispersión de flujo. En este
modelo, los parámetros del secundario son
traspasados al primario.
En este modelo de corriente alterna, y
mediante la realización de los ensayo de
vacío y de cortocircuito se determinan todos
los parámetros del circuito equivalente.
Descripción general del equipo
Es un transformador cuyo voltaje nominal
es de 13.2 kV; en su devanado de alta
(primario) también se observa que posee en
sus devanados de baja (secundarios) una
tensión de 120 V o 240 V dependiendo de
la conexión empleada, estos devanados se
observan en la siguiente figura:
Figura 3. Transformador monofásico de 50 kVA
Cable de calibre 4/0 AWG
Es un cable que se caracteriza por ser
“Cable de cobre con aislación de polietileno
reticulado (XLPE) y revestimiento,
compuesto termoplástico de Policloruro de
Vinilo (PVC). Color: Negro. Aplicaciones:
Conductores de potencia y control para
instalaciones fijas. Especialmente diseñado
para ser usado en edificios residenciales,
comerciales, industriales y subestaciones.
Se caracteriza por su alta flexibilidad lo que
permite una fácil instalación. Puede ser
instalado de forma aérea, en bandeja, en
ducto, directamente enterrado y de buen
comportamiento en lugares húmedos, puede
estar temporalmente sumergido en agua.
Capacidad Máxima de Corriente: En ductos
a temperatura ambiente de 30°C 260
Amperes. Conductor al aire libre, a 30°C
405 Amperes.” (7)
Materiales empleados
 Módulo de Lorenzo DL1013-M1
 Transformador monofásico de
50KVA
 Vatímetro
 Multímetro
 2 pomonas banana-caimán
 11 pomonas banana-banana
 Cable 4/0 AWG
 Hombre solo
Metodología y procedimiento
Lo primero que se realizo fue conocer las
características nominales del transformador
monofásico empleado estas se pueden
observar en la siguiente figura:

4. Figura 4 (ficha técnica del trafo)
Posteriormente se empezó a realizar los
ensayos; en esta parte se tuvieron algunas
consideraciones antes de realizar dichos
ensayos, para poder obtener el circuito
equivalente de dicho transformador
Las cuales fueron:
 Verificar que las conexiones de los
cables a los bornes fueran fuertes y
no se soltaran fácilmente.
 Verificar las conexiones antes de
energizar el transformador.
 Mantener una distancia prudente al
momento de energizar.
 Usar el equipo de seguridad (botas
dieléctricas) necesario para la
práctica.
Modo de conexión
Para poder realizar estas pruebas se debió
hacer un esquema básico el cual
consistióen: conectar dos Pomona banana-
banana cada una directamente a una línea y
estas a su vez; iban conectadas al vatímetro
en los terminales de los extremos esto se
observa en la siguiente figura
Figura 6(conexión fuente a vatímetro)
Luego se conectan dos pomonas banana-
banana a los terminales internos del
vatímetro,cada pomona fue conectada a otra
Pomona banana-caimán esto se hizo para
poder alimentar los bornes del trafo; estas
se conectaron dentro del herraje de
conexión del borne como muestra la
siguiente figura.
Figura 7 (conexión de caimanes que van dentro
del herraje de conexión)

5. Figura 8 (conexión de las pomonas en el herraje
del trafo)
Hay algunas cosas por aclarar en este tipo
de conexión, durante la práctica se usaron
solo una pomona banana-banana o una
Pomona banana-caimán, ya que los valores
de corriente esperados no superaban los 5
amperios y estos cables cuentan con el
calibre necesario para soportarlo; por otra
parte se debe decir que se hizo una serie de
Pomona banana-banana con una banana
caimán para que así quedara más largo el
cable y se pudiese facilitar la conexión, si
se posee una Pomona banana- caimán lo
suficientemente larga se podría omitir la
Pomona banana-banana; otro factor que se
debe decir es que la conexión mostrada en
la figura 7 se debe asegurar lo mejor posible
por ello se ajustaron los bornes con un
hombre solo; para que así el cable no se
soltara en medio de la prueba una vez
realizado esto la conexión se observa que es
igual al de la figura 8
Figura 9 (conexión del trafo para las pruebas)
Prueba de vacío
Lo primero a realizar fue la elección del
devanado a usar; en esta parte se usó la
sugerencia que da la literatura y fue
energizado por los devanados de baja
tensión, para ello se conectaron los
terminales u y x del transformador; ya que
así teníamos una tensión de 240 V y
conocíamos la corriente nominal de dicho
devanado, para esto la conexión fue la
siguiente
Se realizó la prueba de circuito abierto,
como se ve en la Figura 10, alimentando
los terminales de Baja Tensión con 240 V,
y dejando abierto los bornes de 13.2 kV.
Los terminales de Línea1 y Línea2 están
conectados directamente al vatímetro que a
su vez son conectados al módulo de
Lorenzo, desde el cual se desea obtener
gradualmente un voltaje entre línea y línea
aproximadamente igual al voltaje nominal
de Baja Tensión.

6. Figura 10. Montaje de Prueba de Vacío
En este caso, la corriente de vacío es
aproximadamente entre el 0.5-3% de la
corriente nominal de Baja tensión para ellos
se esperarían unas corrientes de
aproximadamente de
magnitud de la corriente de
vacío
0,5 1,04
1 2,08
1,5 3,12
2 4,16
2,5 5,2
3 6,24
Tabla 1 (magnitud de la corriente de vacío)
Ya que los conductores del laboratorio
soportan esta corriente usados para esta
prueba. Luego de esto se usó un vatímetro,
que permitía medir simultáneamente la
tensión de alimentación, las pérdidas de
vacío, y la corriente de vacío.
Con los resultados se calcula la impedancia
de la rama paralelo del modelo, referida
claramente, a la Baja Tensión estos datos
son mostrados en la siguiente figura
Figura11(datos medidos prueba de vacío)
Nota: antes de realizar la prueba de
cortocircuito se descargaron los bornes de
alta tensión haciendo contacto entre ellos y
el neutro del transformador.
Prueba de corto circuito
Para realizar la prueba de corto, se alimenta
gradualmente los terminales de Alta
Tensión (Ver Figura 12), hasta obtener la
corriente nominal de Alta Tensión, los
terminales de Línea1 y Línea2 están
conectados directamente vatímetro que a su
vez van conectados al Módulo de Lorenzo,
desde el cual se varía gradualmente el
voltaje entre línea y línea para obtener la
corriente nominal de Alta Tensión.
Figura 12. Montaje de Prueba de Corto
Al realizar el corto en Baja Tensión, hay
que considerar que por ése conductor, está
circulando la corriente nominal de Baja
Tensión, es decir, los 208.3 A, para lo que
se usa un conductor más grueso, cable
usado para este prueba fue el Cable 4/0
AWG ya que soportaba dicha corriente esto
se observa en la figura 13; ahora si no se
pudiese usar un cable de estos y solo se
tuviese pomonas se deben conectar 11
pomonas en paralelo para distribuir la
corriente y a su vez garantizar que los
elementos no se quemaran

7. .
Figura 13 (conexión y cable empleado durante la
prueba de corto circuito)
Luego se usó un vatímetro, que permitía
medir simultáneamente la tensión de
alimentación, las pérdidas de corto, y la
corriente de corto. Con los resultados
obtenidos, se calcula la impedancia de la
rama serie del modelo, referida a la Alta
Tensión.
Por otra parte se debe decir que los datos
esperados para la tensión de corto circuito
serian de
magnitud de la tensión de corto
circuito
0,5 61,5
1 123
1,5 184,5
2 246
2,5 307,5
3 369
Tabla 2 (magnitud de latensión de corto
circuito)
Con los resultados se calcula la impedancia
de la rama serie del modelo, referida
claramente, a la Alta Tensión estos datos
son mostrados en la siguiente figura
Figura 14(datos medidos prueba de corto)
Análisis teóricos
Una vez obtenidos los resultados
experimentales, se procede a hacer el
modelo equivalente del transformador, por
comodidad se usa como si fuera un trafo
reductor y su circuito equivalente se hace
con respecto al primario; estos datos son los
medidos en las pruebas serán presentados
en la siguiente tabla
datos obtenidos en las pruebas
tensión de vacío (V) 242
corriente de vacío (A) 2,37
potencia de vacío (W) 261
tensión de corto circuito (V) 372
corriente de corto circuito (A) 3,75
potencia de corto circuito (W) 543
Tabla 3 (datos obtenidos en las pruebas)
Una vez obtenidos los datos, se procede a
aplicar las siguientes fórmulas para
determinar el circuito equivalente del
transformador
Relación de transformación como elevador:
𝑎 𝑒 =
240
13200
= 18.1 ∗ 10−3
Relación de transformación como reductor:
𝑎 𝑒 =
13200
240
= 55

8. Rama paralelo
𝐹𝑃 =
𝑃𝑜𝑐
𝑉𝑜𝑐 ∗ 𝐼𝑜𝑐
𝑌̅ =
𝐼𝑜𝑐
𝑉𝑜𝑐
< −𝑐𝑜𝑠−1
𝐹𝑃 =
1
𝑅𝑝
+
1
𝑥𝑅𝑝
𝑍𝑃̅̅̅̅ =
1
𝑌̅
= 𝑅𝑝 + 𝑥𝑅𝑝
Rama serie
𝐹𝑃 =
𝑃𝑠𝑐
𝑉𝑠𝑐 ∗ 𝐼𝑠𝑐
𝑍𝑠𝑐̅̅̅̅̅ =
𝑉𝑠𝑐
𝐼𝑠𝑐
< 𝑐𝑜𝑠−1
𝐹𝑃
𝑍𝑠𝑐̅̅̅̅̅ = 𝑅𝑠𝑐 + 𝑥𝑅𝑠𝑐
Referencia de impedancias del secundario
al primario
𝑍′
𝑏 = 𝑍𝑏 ∗ 𝑎2
Datos experimentales de las impedancias
serie y paralelo
 Aplicando las formulas de la rama
párelo obtenemos que
FP= 0,45
Y=4,45𝑥10−3
− 𝑗8,72𝑥10−3
Z=224.71 + 𝑗114,67
 Aplicando las formulas de la rama
serie obtenemos que
FP= 0,389
Z= 38,6133+ j 91,3764
Ya que se considera el transformador como
un reductor se debe pasar los datos de la
rama paralelo que está en el secundario al
primario esto se realiza con la siguiente
formula y nos da
𝑍′
𝑏 = 𝑍𝑏 ∗ 𝑎2
Z’b= 679747,75+j346876, 76
Con eso al reemplazar datos obtenemos el
siguiente modelo de equivalente de
transformador
Figura 15 (modelo equivalente del transformador
referido al primario)
Porcentajes de error
Para ello se empleó la siguiente formula
𝐸 =
|𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙|
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
∗ 100
Y con ello se obtuvo que los errores fueron
errores de las pruebas
corriente de vacío (A) 13,94231
tensión de corto circuito (V) 0,813008
Tabla 4 (porcentajes de error)
Conclusiones
Se puede concluir, que la potencia de los
devanados, también depende de la
temperatura, ya que cuando transcurra el
tiempo la potencia. Esto se debe a que la
resistencia aumenta con la temperatura.
Se puede decir que las pérdidas de vacío se
dan por el núcleo y por su inducción
magnética; mientras que en el ensayo de
corto circuito se dan por el cobre.
Las corrientes parasitas que generan
pérdidas en el ensayo de corto circuito, son
las encargadas de generar el calentamiento
en los bornes de baja tensión, también se
produce calentamiento por las paredes del
tanque (llamadas stray loss), las corrientes
Eddy en los devanados.

9. El ruido cuando el trafo esta energizado; es
producido por el núcleo y es ocasionado
por la magnetostricción (cambios
pequeños en las dimensiones del núcleo
que causan el ruido) del núcleo, y en las
laminaciones, cuando un campo magnético
pasa a través de ellos.
Referencias bibliográficas
[1] Siemens S.A. Bogotá. Catálogo de
Transformadores. [Documento en Línea]
Url:
http://distribuidoradematerialeselectricos.co
m/electricos/siemes/Catalogo-
Tranaformadores-Siemens-2014.pdf
[2] Dycon LTDA. Transformador
Monofásico De 50 kVA a 13.200 /240-120
V. Siemens. [Documento en Línea] Url:
http://dycon.co/products/transformador-
monofasico-50kva-13200-240-120v-
siemens
[3] McGraw-Hill Chapters. Ensayo de
Transformadores. [Documento en Línea:
Figura 4.7] Url: http://www.mcgraw-
hill.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdf
[4] MCGRAW-HILL CHAPTERS. ENSAYO DE
TRANSFORMADORES. [DOCUMENTO EN
LÍNEA: PÁGINA 6] URL:
HTTP://WWW.MCGRAW-
HILL.ES/BCV/GUIDE/CAPITULO/8448141784.
PDF
[5] MCGRAW-HILL CHAPTERS. ENSAYO DE
TRANSFORMADORES. [DOCUMENTO EN
LÍNEA: FIGURA 4.10] URL:
HTTP://WWW.MCGRAW-
HILL.ES/BCV/GUIDE/CAPITULO/8448141784.
PDF
[6] MCGRAW-HILL CHAPTERS. ENSAYO DE
TRANSFORMADORES. [DOCUMENTO EN
LÍNEA: PÁGINA 6] URL:
HTTP://WWW.MCGRAW-
HILL.ES/BCV/GUIDE/CAPITULO/8448141784.
PDF
(7) http://www.vitel.cl/detalle/conductores-
electricos/cable/cable-multiflex-4-0-awg-
90c-1-kv/2419