Aplicaciones de arranque por autotransformador

Aplicaciones del Auto-transformador

Aplicaciones Los autotransformadores se utilizan a menudo en sistemas eléctricos de potencia, para interconectar circuitos que funcionan a voltajes diferentes, pero en una relación cercana a 2:1 (por ejemplo, 400 kV / 230 kV ó 138 kV / 66 kV). En la industria, se utilizan para conectar maquinaria fabricada para tensiones nominales diferentes a la de lafuente de alimentación (por ejemplo, motores de 480 V conectados a una alimentación de 600 V). Se utilizan también para conectar aparatos, electrodomésticos y cargas menores en cualquiera de las dos alimentaciones más comunes a nivel mundial (100-130 V a 200-250 V).
En sistemas de distribución rural, donde las distancias son largas, se pueden utilizar autotransformadores especiales con relacionesalrededor de 1:1, aprovechando la multiplicidad de tomas para variar el voltaje de alimentación y así compensar las apreciables caídas de tensión en los extremos de la línea.

Se utilizan autotransformadores también como método de arranque suave para motores de inducción tipo jaula de ardilla, los cuales se caracterizan por demandar una alta corriente durante el arranque. Si se alimenta el motorconectándolo a la toma menor de un auto transformador, el voltaje reducido de la alimentación resultará en una menor corriente de arranque y por lo tanto en condiciones más seguras de operación, tanto para el motor como para la instalación eléctrica. Una vez que el motor ha alcanzado suficiente velocidad, se puede ir aumentando el voltaje de alimentación (en tantos pasos como tomas posea elautotransformador) gradualmente, hasta llegar al voltaje de la red (cuando la relación de tomas es 1:1).

PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO
Por otra parte, el rendimiento es más elevado cuando se realiza la conexión deautotransformador. Por ejemplo, si el rendimiento del transformador de 100 KVA a plenacarga con factor de potencia unidad es 0.9825 cuando se conecta como transformador dedos circuitos, sus pérdidasson:
0.0175 x 100 / 0.9825 = 1.78 KW.
Cuando se conecta como autotransformador, sus pérdidas a plena carga siguen siendo 1.78
KW., pero estas pérdidas son ahora solamente
1.78 / 601.78 = 0.00296
de la potencia de entrada. En consecuencia, su rendimiento a plena carga con factor depotencia unidad como autotransformador es 0.99704. ¡casi perfecto!. En general el cocienteentre en tanto porciento o por uno de pérdidas de un transformador dado conectado comoautotransformador y sus pérdidas como transformador ordinario de dos circuitos es elrecíproco del cociente entre las potencias nominales para estas conexiones. Así, pues, por laecuación:
Valor nominal como autotransformador / Valor nominal como transformador de dos
circuitos = EH / (EH – EX)
Pérdidas a plena carga en % del valornominal del autotransformador / Pérdidas a plena
carga en % del valor nominal del transformador de dos circuitos = (EH – EX)/ EH
En la figura puede verse la variación de (EH – EX) / EH con el cociente EH / EX. Así, pues,cuando la razón de transformación EH / EX entre los circuitos de alta y baja tensión esinferior a 2:1, la variación unitaria de tensión (EH – EX) / EH que puede dar eltransformadores menor que 1 / 2. Por lo tanto, el ahorro de tamaño y costo y el aumento del rendimientocuando se utiliza un autotransformador en vez de un transformador de dos circuitos puedeser importante cuando EH / EX sea inferior a 2, si bien estas ventajas del autotransformadorno son tan significativas para valores mayores de la razón de transformación EH / EX

CORRIENTE DE EXITACION
La corriente deexcitación tiene menos importancia cuando el transformador funciona comoautotransformador que cuando lo hace como transformador de dos circuitos. Si lastensiones de los devanados tienen sus valores nominales a carga nula, el flujo en el núcleotiene su valor nominal y los ampere – espira totales en vacío son los mismos tanto si eltransformador está conectado como autotransformador como si lo está...