Transformadores

Ensayo en vacío

Se conecta el Primario a su tensión y frecuencia nominales, mientras el secundario permanece En circuito abierto; también puede hacer el ensayo alimentando el secundario y Dejando el circuito abierto el primario. Este ensayo proporciona los valores Directos de la potencia perdida en el hierro. Debido a que la intensidad que Recorre iz en el bobinado secundario Es nulo no se tendrán en cuenta los ínfimos valores de las pérdidas en el Cobre. Los principales datos que se determinan con este ensayo son:

·Pérdidas en el hierro a través de un Vatímetro en el bobinado primario.

·La intensidad en vacío del primario a Través de un amperímetro

·La relación de transformación (m)

Ensayo en Cortocircuito

Se cortocircuita Un devanado y se aplica en el otro una tensión reducida, hasta que pase, por Este lado del transformador, la corriente nominal.

Esta tensión Aplicada llamada tensión de cortocircuito
Vcc, es un valor carácterístico de los transformadores proporcionado por el Fabricante y expresado en % respecto de la tensión nominal .

Este ensayo nos Proporciona las pérdidas en el cobre y será la que midamos con el vatímetro Puesto que son los mismos que tendría el transformador trabajando en el régimen Opuesto. Las pérdidas en el hierro son despreciables ya que la tensión del Primario es muy pequeña, por tanto, la inducción también lo será.

Accidente de cortocircuito

Tiene lugar Cuando, por una acción exterior al transformador, se produce un cortocircuito Entre los bornes secundarios. El cortocircuito puede tener también su origen en Causas internas. Cuando esto sucede se establece por sus arrollamientos una Corriente vairas veces superior a su corriente nominal y vendrá limitada por la Impedancia interna del transformador.

Aunque el accidente Suele durar poco, no es obstáculo para que se produzcan grandes averías, por Ello son importantes los dispositivos de protección. Estos pueden ser debido a Un aumento de la temperatura de los devanados debido al paso de fuertes Corrientes.

También enormes Esfuerzos dinámicos entre espiras dando lugar a deformaciones y roturas Impidiendo el funcionamiento del transformador.

Rendimiento de un transformador

El rendimiento de Un transformador es el cociente entre la potencia entregada a la carga y la potencia consumida de la red.

  El Rendimiento de un transformador es muy elevado, superior a 90%.

·Se puede medir directamente a través de la Potencia suministrada por el transformador y la potencia que absorbe (se coloca Un en el secundario y otro en el primario ), siendo el rendimiento el cociente entre Ambas lecturas. Sin embargo, el elevado rendimiento da lugar a errores en las Medidas.

·Medida indirecta: consiste en medir las Pérdidas del transformador. Añadiendo éstas pérdidas a la potencia suministrada Por el secundario, se obtiene la potencia absorbida. Siendo el rendimiento:

·Se define el índice de carga C

 El Rendimiento es máximo cuando las pérdidas en el cobre se igualan a las pérdidas En el hierro.

Pérdidas en un transformador

Ninguna máquina Trabaja sin producir pérdidas de potencia. Ahora bien, las máquinas estáticas Como el transformador tienen pérdidas muy pequeñas. En un transformador se Producen las siguientes pérdidas:

·Pérdidas por corriente de Foucault Pérdidas en el hierro

·Pérdidas por histéresis

·Pérdidas en el cobre del bobinado

·Las pérdidas en el cobre se determinan en El ensayo de cortocircuito. Se mide en este ensayo la potencia consumida en el Transformador en estas condiciones . A esta potencia se le llama pérdidas En el cobre a máxima potencia, porque es la consumida por los Arrollamientos cuando circula la intensidad nominal.

·Las pérdidas en el hierro dependen del Flujo magnético y como ya se vio, el flujo solo varía con la tensión y éste Suele ser constante. Esto implica que las pérdidas en el hierro son siempre Constantes ya sea en vacío o en carga nominal. El ensayo en vacío proporciona Pérdidas en el hierro.

Corrientes de Foucault

Se produce en Cualquier material conductor cuando se encuentra sometido a una variación del Flujo magnético. Dependerán del material del que esté constituido el núcleo Magnético.

Como reducir las pérdidas de energía en el hierro

Es necesario que los Núcleos que está bajo un flujo variable no sean macizos; deberá estar Construido con chapas magnéticas de espesores mínimos, apiladas y aisladas Entre sí. La corriente, al no poder circular de unas chapas a otras tiene que Hacerlo independientemente en cada una de ellas con lo que se induce menos la Corriente y disminuye la potencia perdida por corrientes de Foucault.

Histéresis magnética

: Se produce cuando la imantación de los materiales Ferromagnéticos no solo depende del valor del flujo sino también de los estados Magnéticos anteriores. Al someter el material magnético a un flujo variable se Produce una imantación que se mantiene al cesar el flujo variable, lo que se Justifica en forma de calor.

La potencia perdida Por histéresis depende del tipo de material también puede depender de la Frecuencia.

Se determina a Través de:

Ph=coeficiente Material · frecuencia · Inducción máxima

Caída de tensión en un transformador

En el transformador Se produce una caída de tensión cuando suministra una corriente I2 a los Receptores conectados al secundario para un determinado factor de potencia cosy2. La tensiñon de red V1 se supondrá constante. Se entiende por caída de tensión La diferencia entre las tensiones del secundario en vacío U2n y en carga U2c.

AU2= U2n – U2c

Normalmente la caída De tensión se suele expresar en tanto por ciento de la tensión secundaria en Vacío U2n y se llama coeficiente de regulación E.

E= (U2n-U2c/U2n)·100

Corriente de conexión a un transformador

Al conectar un Transformador a la red se produce un transitorio que puede involucrar una Corriente varias veces superior a la corriente asignada del transformador. En Ocasiones se confunde con una corriente de cortocircuito. Supongamos un Transformador desconectado de la red en la cual el flujo es nulo y en un Momento dado se cierra el interruptor que conecta el primario del transformador A la red. Se verifica que U1=N1·do/dt. El transitorio puede ser más o menos Violento dependiendo del valor de la tensión. Si la tensión es máxima en el Momento del cierre del flujo crece durante un cuarto del periodo y alcanza un Valor de cresta idéntico al que se tiene en funcionamiento. Normal. Sin Embargo, si se cierra cuando la tensión es 0 o el flujo crece durante un semi-ciclo Y alcanza un valor doble del que corresponde a funcionamiento normal.

Acoplamiento en paralelo de transformadores monofásicos

Dos o más transformadores Trabajan en paralelo cuando sus arrollamientos del primario están conectados a Una sola red y los del secundario lo están a otra, también única. Esto se hace Cuando un transformador no es capaz de suministrar la suficiente energía o También como reserva por si la otra falla.

Las condiciones Básicas para el correcto trabajo en paralelo son:

1-Idéntica Relación de transformación

2-Que Posea iguales tensiones de cortocircuito

La Primera condición ya la requiere buen trabajo en paralelo de transformadores en Vacío. Si las rt discrepa, por ejemplo, U21 vacío > U2II vacío. Se Originaría una corriente de circulación en los secundarios que motivaría otra En los primarios, Esto supondría pérdidas, evitables siendo iguales las rt.

La Segunda condición es requerida para el correcto funcionamiento del Transformador en carga. Suponiendo que las rt son iguales, al ser comunes U1 y U2 las caídas de tensión han de ser idénticas (A-a y Á-á) luego, los índices de Carga son inversamente proporcionales a las tensiones de cortocircuito. Si los índices de carga son iguales, también lo serán las tensiones de cortocircuito (misma caída de tensión). De esta forma se consigue un reparto de cargas Proporcional a las potenciales nominales de cada transformador (lo ideal).

Acoplamiento en paralelo de transformadores Trifásicos

Las Condiciones precisas para el correcto trabajo en paralelo de los Transformadores trifásicos son:

A)Los Mismos que para el trabajo en paralelo de los transformadores monofásicos y por Las mismas razones teóricas

B)Los Transformadores deben poseer el mismo desfase

Con Esto se evitan las corrientes de circulación (cortocircuitos). Se debe conectar Transformadores con el mismo índice horario (desfase).

Arrollamiento terciario

Los Devanados terciarios realizan la función de eliminar los flujos homopolares. Con esto, desaparecen los inconvenientes de las cargas fase-neutro en los Transformadores estrella-estrella. En consecuencia, con devanados terciarios no Hay que objetar a las cargas desequilibrantes, salvo mal aprovechamiento del Transformador.

Ensayos en transformadores trifásicos

Los Ensayos fundamentales son los mismos que en los transformadores monofásicos. Al Transformador monofásico real o ideal se le asigna una potencia 1/3 del Trifásico.

A)Ensayo en Vacío

Al Aplicar al primario las tensiones nominales estado el secundario sin carga los Vatímetros indicarán las pérdidas totales en el hierro por fase. Las pérdidas Totales serán la suma. Este ensayo nos permite hallar la relación de Transformación simple (cociente entre tensiones) que es la misma que la Compuesta.

B)Ensayo en Cortocircuito

Aplicamos Un triágulo equilibrado de tensiones (Vcc, compuesta) en el primario, que Motive intensidades de corrientes nominales, a base de que los bornes Secundarios estén en cortocircuito:

Ecc(%): Vcc compuesta/U1n compuesta · 100 = Vcc simple/ U10 simple

Pérdidas Reales, Pcc=Pcu=3RccIn^2