Laboratorio asistido por computador para transformadores eléctricos (LACTE)

Una de las inquietudes del hombre a través de la historia, ha sido la manera de comunicarse con otros en forma rápida y eficiente y realizar labores con ayuda de herramientas que eliminen el contacto humano con el equipo de trabajo. En los sistemas educativos se ha trabajado incansablemente en aplic...

Full description

Autores:
González Orejuela, Heberth
Vega Corrales, Roberto de Jesús
Watanabe Haneta, José Kenji
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2002
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/3326
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/3326
Palabra clave:
Electric transformers
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Educational technology
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Teaching
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Programas para computador
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description Una de las inquietudes del hombre a través de la historia, ha sido la manera de comunicarse con otros en forma rápida y eficiente y realizar labores con ayuda de herramientas que eliminen el contacto humano con el equipo de trabajo. En los sistemas educativos se ha trabajado incansablemente en aplicar la premisa anterior, con el fin de crear sistemas que permitan llevar la información al mayor número de estudiantes en forma simultánea, optimizando los recursos disponibles, utilización del tiempo disponible , mejorando las condiciones de seguridad en el trabajo , posibilidad de repetir la labor desarrollada cuantas veces sea necesario y la de compartir la información con otros, facilidad de solución a las inquietudes presentadas y demás pertinencias que se le presentan en el desarrollo de su trabajo . El crear un sistema para realizar laboratorios asistidos por computador, conlleva a la solución de interrogantes que se presentan, permite realizar los experimentos a distancia y en tiempo real , obteniendo la información requerida sin necesidad de estar en contacto permanente con los equipos . El sistema que a pesar de no ser tan sofisticado, permite adaptarlo a aplicaciones industriales, donde se requiere el manejo de equipos productivos a control remoto, haciendo mas flexible su administración. El sistema está estructurado de tal manera que los experimentos pueden realizarse mediante la simulación y en tiempo real y comparar sus resultados.También se plantean preguntas para la complementación de conocimientos, presentando mayores exigencias al estudiante en sus conocimientos teóricos y análisis de sus observaciones.
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En los sistemas educativos se ha trabajado incansablemente en aplicar la premisa anterior, con el fin de crear sistemas que permitan llevar la información al mayor número de estudiantes en forma simultánea, optimizando los recursos disponibles, utilización del tiempo disponible , mejorando las condiciones de seguridad en el trabajo , posibilidad de repetir la labor desarrollada cuantas veces sea necesario y la de compartir la información con otros, facilidad de solución a las inquietudes presentadas y demás pertinencias que se le presentan en el desarrollo de su trabajo . El crear un sistema para realizar laboratorios asistidos por computador, conlleva a la solución de interrogantes que se presentan, permite realizar los experimentos a distancia y en tiempo real , obteniendo la información requerida sin necesidad de estar en contacto permanente con los equipos . El sistema que a pesar de no ser tan sofisticado, permite adaptarlo a aplicaciones industriales, donde se requiere el manejo de equipos productivos a control remoto, haciendo mas flexible su administración. El sistema está estructurado de tal manera que los experimentos pueden realizarse mediante la simulación y en tiempo real y comparar sus resultados.También se plantean preguntas para la complementación de conocimientos, presentando mayores exigencias al estudiante en sus conocimientos teóricos y análisis de sus observaciones.Corporación Universitaria Autónoma de OccidenteInstituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey ITESMPortada. 1 Presentación. 2 Prefacio. 3 Agradecimientos. 5 Contenido. 6 Introducción. 8 Capítulo 1.- Laboratorio Asistido por Computador para transformadores eléctricos. 11 Introducción. 11 Presentación esquemática del proyecto mediante diagrama de bloques. 12 Descripción de cada bloque. 14 Transformador de potencia. 15 Constitución del transformador trifásico de potencia. 16 Características de los transformadores monofásicos que conforman el banco trifásico. 17 Banco de cargas trifásicas. 19 Tarjeta de relés de potencia para conexión del transformador. 21 Secuencia de conexión de los relés para cada uno de los experimentos programados. 21 Representación esquemática de cada uno de los relés utilizados en las conexiones del transformador. 22 Descripción de cada una de las cone xiones del transformador trifásico. 24 Conexión Yy. 25 Conexión Dd . 28 Conexión Yd. 29 Conexión Dy. 31 Conexión Yz5. 33 Transformador de 3 devanados. 37 Conexión del transformador trifásico en configuración Yyy. 38 Conexión del transformador trifásico en configuración Dyy. 39 Tarjeta de relés de potencia para la conexión de la carga. 40 Tarjeta de control de la tarjeta de potencia Nº 3. 50 Tarjeta de control de la tarjeta de potencia Nº 4. 52 Sistema de captura de señales en el transformador. 58 Conexión a la tarjeta de adquisición de datos DAQ. 60 Cable de comunicación. 60 Estación maestra. 60 Tarjeta de adquisición de datos. 61 Funcionamiento del sistema. 64 Diseño del software. 65 Introducción. 65 Descripción de la información. 65 Cálculos (Cáculo.frm). 65 Formas de conexión (Form.frm). 67 Conexión FT (Teo.frm). 69 Datos (Datos.frm). 69 Experimento.frm. 70 Explorador (Explorador.frm). 71 Frm Acerca (frmAcerca). 71 Frm Inicio (frmInicio). 72 Frm Principal (frmPrincipal.frm). 73 Teoría form (Teoría.frm). 74 Module 1 (Module1.bas). 75 Requerimientos del sistema. 76 Instalación del software. 77 Inicio de la aplicación Pasolmee. 78 Obtención de datos. 78 Inicio de la sesión. 79 Obtención de resultados. 80 Simulación. 82 Análisis en tiempo real. 83 Manejo de ayudas. 83 Capitulo 2.- Desarrollo de interfaces. 86 Introducción. 86 Tipos de interfaz gráfica utilizadas en el desarrollo del proyecto. 86 Diseño de las interfaz gráfica. 87 Diseño de las interfaz en hardware. 89 Tarjeta de adquisición de datos DAQ de la National Instruments. 91 Capítulo 3.- Transformadores eléctricos. 92 Introducción. 92 Descripción del transformador. 93 Modelo equivalente del transformador. 93 Definición de variables en el circuito equivalente del transformador. 96 Capitulo 4.- Experimentos desarrollados. 103 Introducción. 103 Experimentos. 103 Etapas de la experimentación. 103 Relación de experimentos. 104 Experimentos con transformadores monofásicos. 105 Experimento Nº 1. Efectos resistivos en el Transformador. 105 Experimento Nº 1. Proceso de simulación " Efectos resistivos en el transformador". 107 Experimento Nº 1. Ejecución en tiempo real. "Efectos resistivos en los transformadores". 108 Experimento Nº 2. Estudio de pérdidas en el núcleo de los transformadores. 109 Proceso de simulación " Estudio de pérdidas en el núcleo de los transformadores " . 109 Ejecución en tiempo real " Estudio de pérdidas en el núcleo de los transformadores. 110 Experimento Nº 3. "Desarrollo del modelo equivalente del transformador". 110 Proceso d simulación "Desarrollo del modelo equivalente del transformador". 111 Ejecución en tiempo real. " Desarrollo del modelo equivalente del transformador ". 114 Experimento Nº 4 " Análisis del transformador monofásico bajo carga ". 117 Proceso de simulación " Análisis del transformador monofásico bajo carga ". 117 Ejecución en tiempo real . " Análisis del transformador monofásico bajo carga". 120 Análisis del transformador trifásico bajo carga. 122 Experimento Nº 5. "Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión estrella-estrella. 124 Experimento Nº 5. Proceso de simulación .Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión estrella – Estrella. 124 Experimento Nº 5. Ejecución en tiempo real .Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión estrella - estrella. 126 Experimento Nº 5. Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Dd. 127 Experimento Nº 5. Proceso de simulación "Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Dd ". 127 Experimento Nº 5. Ejecución en tiempo real " Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Dd ". 128 Experimento Nº 5. Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Yd. 129 Experimento Nº 5. Proceso de simulación " Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Yd ". 129 Experimento Nº 5. Ejecución en tiempo real " Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Yd ". 130 Experimento Nº 5. Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Dy. 131 Experimento Nº 5. Proceso de simulación "Análisis del transformador trifásico bajo carga conexión Dy ". 132 Experimento Nº 5. Ejecución en tiempo real "Análisis del transformador trifásico bajo carga en conexión Dy ". 133 Experiemnto Nº 6. Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Yz5. 134 Proceso de simulación " Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Yz5 ". 135 Ejecución en tiempo real " Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Yz5. 136 Experimento Nº 7. Análisis del comportamiento del transfromador trifásico en conexión Dyy. 138 Experimento Nº 7. Proceso de simulación " Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Dyy." 138 Experimento Nº 7. Ejecución en tiempo real . "Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Dyy" . 139 Experimento Nº 7. Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Yyy. 141 Experimento Nº 7. Proceso de simulación " Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Yyy" . 141 Experimento Nº 7. Ejecución en tiempo real "Análisis del comportamiento del transformador trifásico en conexión Yyy". 143 Anexos. 145 Recursos necesarios para el desarrollo del proyecto . 145 Software utilizado para la programación de los experimentos. 146 Hardware. 146 Etapas del proyecto. 146 Características del proyecto. 147 Desarrollo del software. 149 Herramientas para la configuración del software. 150 Ventanas. 151 Diseño de las interfaz. 152 Manual de usuario. 152 Ayudas. 153 Transformador eléctrico. 153 Núcleo magnético. 154 Circuito magnético 157 Magnetismo remanente. 158 Inducción magnética residual. 158 Retentividad. 159 Campo coercitivo. 159 Coercitividad. 159 Pérdidas en el núcleo magnético. 159 Refrigeración. 160 Sistemas de refrigeración utilizados en transformadores. 160 Sistema de refrigeración por aire. 160 Sistema de refrigeración por corriente de aire forzado. 160 Sistema de refrigeración por aceite. 161 Sistema de refrigeración por aceite y aire forzado. 161 Sistema de refrigeración por aceite y agua 161 Sistema de refrigeración por aceite forzado. 162 Experimentos relacionados con la ejecución en tiempo real 162 Efectos resistivos en los transformadores 162 Experimento Nº 1. Resistencia óhmica del devanado pri- mario. 170 Experimento Nº 1. Resistencia efectiva. 170 Experimento Nº 1. Resistencia equivalente para el cálculo de las pérdidas en vacío. 171 Experimento Nº 2. Corriente de excitación y pérdidas sin carga. 171 Experimento Nº 2 . Relación de pérdidas. 172 Experimento Nº 3. Circuito equivalente de un transforma- dor. 173 Experimento Nº 3 . Impedancia del transformador. 174 Experimento Nº 3 . Desarrollo del modelo equivalente del transformador monofásico. 175 Experimento Nº 3 . Cálculos. 176 Experimento Nº 4. Análisis del transformador mono- fásico bajo carga. 178 Regulación de voltaje. 181 Circuito equivalente del transformador monofásico. 182 Transformador de dos bobinados. 182 Transformador con secundario de tres terminales. 184 Operación en paralelo de transformadores monofásicos. 185 Pérdidas en los transformadores. 185 Regulación. 187 Eficiencia. 188 Experimento Nº 5 Bancos trifásicos balanceados. 188 Transformador trifásico en conexión Dd. 189 Transformador trifásico en conexión Yd. 189 Transformador trifásico en conexión Yy . 190 Transformador trifásico bajo carga. 190 Transformador trifásico en conexión estrella-estrella. 191 Transformador trifásico en conexión delta-delta. 191 Análisis fasorial de la conexión YZ5 193 Transformador trifásico en conexión. estrella-triángulo-triángulo 195 Transformador de tres devanados 195 Indice horario 198 Conclusiones. 204 Recomendaciones. 207 Bibliografía. 208 Indice de figuras. 216 Indice de tablas. 222 Indice general. 224MaestríaOne of the concerns of man throughout history has been the way to communicate with others quickly and efficiently and perform tasks with the help of tools that eliminate human contact with the work team. In the educational systems, tireless work has been done to apply the previous premise, in order to create systems that will be able to carry out the information to the greatest number of students simultaneously, optimizing the available resources, use of the available time, improving the conditions of safety at work, the possibility of repeating the work carried out as many times as necessary and sharing the information with others, ease of solving the concerns, presentation and other relevance that arise in the development of their work. Creating a system to carry out computer-assisted laboratories entails a solution to the questions that arise, allows experiments to be carried out remotely and in real time, obtaining the required information without the need to be in permanent contact with the equipment. The system that, despite not being so sophisticated, allows it to be adapted to industrial applications, where the management of production equipment is required by remote control, making its administration more flexible. The system is structured in such a way that experiments can be performed by simulation and in real time and their results can be compared. Questions are also raised to complement knowledge, presenting the student with greater theoretical knowledge and analysis of their observations.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaLaboratorio asistido por computador para transformadores eléctricos (LACTE)Computer aided laboratory for electric transformers (LACTE)Magíster en Ciencias ComputacionalesBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Ciencias Computacionalesinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMElectric transformersLaboratory of electricityTechnological educationEducational technologyComputer programsTeachingLearningInvestigationsNew technologiesEducational systemsComputer-assisted laboratoriesTransformadores eléctricosLaboratorio de electricidadEducación tecnológicaTecnología educativaProgramas para computadorEnseñanzaAprendizajeInvestigacionesNuevas tecnologíasSistemas educativosLaboratorios asistidos por computadorGonzález Orejuela, Herberth, Vega Corrales, Roberto de Jesús, Watanabe Haneta, José Kenji (2002). Laboratorio Asistido por Computador para Transformadores Eléctricos, LACTE. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey ITESM, Corporación Universitaria Autónoma de Occidente1. SALAZAR L.A., “ Ingeniería Eléctrica Experimental ”, España, Marcombo S. A., 1973.2. THALES G.J. Y WILCOX M.L., “ Máquinas Eléctricas Estado Dinámico y Permanente” - Wiley and Sands, “ Electric Machines “ 1966 - Del Valle M. Unam, Editorial Limusa - Wiley 1969.3. ELI DE GORTARIE., “Lógica General”, México, Editorial Grijalba S.A. 1972.4. FERNANDEZ F.J., “Circuitos Magnéticos y Transformadores”, España, Barcelona, Editorial Reverté S.A. 19655. BERTAKINFFY L.V., “Teoría General de los Sistemas”, Primera Edición en Inglés, 1968, Primera Edición en Español, México, 1976, Primera Reimpresión, Colombia, 1994.6. TOMAS G.J., GIRON S.F., Y VELTHUIS P.M., “Redes para Procesos Distribuidos”, México, Alfaomega, 1997.7. 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