EL TRANSFORMADOR MONOFSICO
Objetivos:Determinacin de los parmetros del circuito equivalente
de un transformador monofsico para operacin a frecuencia y tensin
nominales. Pronstico del comportamiento del transformador bajo
carga, utilizando el circuito equivalente.Determinacin de las
caractersticas de regulacin.
Fundamento TericoEl TransformadorSe llama transformador al
convertidor inductivo esttico que consta de dos o ms devanados
mutuamente fijos y acoplados inductivamente entre s donde el campo
magntico es pulsante en su ncleo. El transformador est destinado
para transformar los parmetros de la energa elctrica de corriente
alterna (tensin, corriente, nmero de fases) mediante la induccin
electromagntica.La energa elctrica de corriente alterna es
suministrada al devanado primario del transformador desde una red
que tiene un nmero de fases m1, una tensin de fase V1 y una
frecuencia f1. A su vez es transmitida mediante un campo
electromagntico al devanado secundario que tiene un nmero de fases
m2, una tensin de fase V2 y una frecuencia f2. En la mayora de los
casos con ayuda del transformador slo se convierten tensiones V2 V1
y las corrientes I2 I1 sin variar la frecuencia y el nmero de
fases.Generalmente entre los devanados primario y secundario de un
transformador no existe ninguna conexin elctrica y la energa se
transmite de un devanado al otro mediante acoplamiento magntico
existente entre ellos a travs de su ncleo ferromagntico, el cual
facilita la conduccin del campo magntico. El autotransformador es
una variedad particular de transformador, en el cual parte de la
energa de la red primaria transmite a la red secundaria por un
proceso elctrico mediante la conexin elctrica entre los
devanados.El transformador como convertidor de energa elctrica
tiene un empleo bastante amplio. Con ayuda de los transformadores
se efecta la transmisin de la energa elctrica desde las centrales
elctricas hasta sus consumidores. En dicha transmisin el nivel de
la tensin debe incrementarse para poder tener corrientes pequeas,
con lo cual se necesitara conductores de menor calibre, las
estructuras de soporte de las lneas tambin son menos robustas y por
ende ms econmicas, tambin las prdidas por efecto Joule tambin
disminuyen. La frecuencia, las corrientes, tensiones, potencias y
otros parmetros, referentes al rgimen de funcionamiento para el
cual el transformador ha sido destinado por el constructor se
llaman nominales. Los parmetros nominales se indican en el rtulo,
el cual se fija al transformador.
Simbologa
Donde:P:primarioS:secundario
Circuito EquivalenteEl circuito equivalente de una maquina
elctrica es aquel conjunto de elementos elctricos, tales como
resistencias capacitancias, inductancias y fuentes de energa que
unidas de cierto modo operen simulando el comportamiento de un
equipo bajo determinadas condiciones de funcionamiento, es decir un
circuito equivalente no predecir el comportamiento para cualquier
valor de las seales de entrada, sino para el rango al cual se dise
el circuito equivalente.
Transformador monofsico con ncleo real.La figura que se presenta
a continuacin muestra un circuito equivalente para un transformador
de ncleo de hierro en estado estable senoidal transfiriendo energa
a la carga.
Circuito equivalente exacto de un transformador real reducido al
primario.Determinacin de los Parmetros (condiciones nominales).La
determinacin de los parmetros se realiza a condiciones
nominales.Los parmetros a determinarse son: la impedancia
equivalente referido al primario o al secundario, con sus
componentes la resistencia y la reactancia equivalente; las
resistencias y las reactancias de dispersin, la conductancia y la
suceptancia de la admitancia de excitacin.Para determinar los
parmetros del transformador, se requiere realizar las pruebas en
laboratorio, como son:a) Prueba en corto circuito.b) Prueba en
circuito abierto.
a) Prueba en Corto Circuito.
Esta prueba se realiza poniendo en cortocircuito el lado de baja
del transformador y alimentando el otro lado (lado de alta) con una
tensin pequea, muy inferior a la nominal, de tal manera que
circulen por las bobinas las corrientes nominales. Esta tensin es
la tensin de corto circuito (Vcc) y es del orden del 5% de la
tensin nominal.
Circuito elctrico del ensayo de cortocircuito.
Circuito equivalente de cortocircuito y esquema fasorial de
tensiones.
Se determinan los parmetros:R1, R2, X1l, X2l
Luego:
Adems:y
Donde:y
b) Prueba en Circuito Abierto o Vaco
Esta prueba se realiza manteniendo abierto el lado de alta del
transformador y alimentando por el lado de baja con su tensin
nominal. Al no haber corriente de carga, fluir solamente la
componente de excitacin que puede medirse con un ampermetro. Al
conectarse un vatmetro, este medir las prdidas en el hierro ya que
las prdidas por el efecto de Joule en el cobre sern
despreciables.
Esquema elctrico del ensayo de vaco.
Circuito equivalente en vaco y diagrama fasorial
correspondiente.
Se determinan los parmetros: Rp y Xm.
Del circuito equivalente:
..................................................(1)
Pero como:............................................. (2)
(2) en (1); tenemos:
Luego:
Siendo:
Circuitos a utilizara) Circuito para el ensayo de vaco
b) Circuito para el ensayo de cortocircuito
Bibliografa Mquinas Elctricas, Jess Fraile Mora.