Bachiller

Efectos en un transformador monofásico

1 INTRODUCCIÓN
Al hablar de transformadores todos desearíamos que fueran ideales, pero esto es imposible de lograr ya que por más que el transformador sea construido de la mejor manera siempre obtendremos perdidas de potencia debidos a los diferentes factores que se mencionan a continuación.

2 DESARROLLO
2.1 Transformador monofásico
Eltransformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético.
Está constituido por dos bobinas de material conductor una en el primario y otra en el secundario, aisladas entre sí eléctricamente, arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético (núcleo). Laúnica conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Ya que los materiales por los cuales está formado el transformador no son ideales o perfectos, estos generan pérdidas de potencia en forma de calor, ya sea por conducción eléctrica en caso del cobre o por conducción de campos magnéticos en caso del núcleo. La cantidad de perdida se ve influenciadapor varios factores como por ejemplo la calidad del material, su construcción, aislantes, etc. Por esta razón es necesario tomar medidas al momento de construir una maquina de este tipo sin embargo se deberá tener un equilibrio entre calidad y precio de construcción, así se podrá obtener el mayor provecho de la maquina requerida.
En un transformador se producen las siguientes pérdidas:Pérdidas por corriente de Foucault (PF).
Pérdidas por histéresis (PH).
Pérdidas en el cobre del bobinado (Pcu).

Cuando un transformador está en vacío no existen perdidas en su salida pero si en el primario debido al bobinado y al circuito magnético sin embargo al ser muy pequeñas es muy común considerarlas nulas.
Las pérdidas de potencia en el hierro (PFe) en un transformador envacío se producen por las corrientes de Foucault (PF) y por el fenómeno de histéresis (PH). Para reducir la pérdida de energía, y la consiguiente pérdida de potencia, es necesario que los núcleos que están bajo un flujo variable no sean macizos sino deben ser construidos con chapas magnéticas de espesores muy pequeños, apiladas entre sí.
La corriente eléctrica, al no poder circular de unas chapas aotras, tiene que hacerlo independientemente en cada una de ellas, con lo que se induce menos corriente y disminuye la potencia perdida por corrientes de Foucault.



Como los materiales magnéticos son buenos conductores eléctricos, en los núcleos magnéticos de los transformadores se genera una fuerza electromotriz inducida que origina corriente de circulación en los mismos, lo que da lugar apérdidas de energía por efecto
Joule. La siguiente tabla indica las características de construcción, los valores magnéticos y la composición química para la determinación de las pérdidas de potencia en el hierro en función del espesor, la aleación y la inducción.

Para el cálculo de las pérdidas en el hierro por las corrientes de Foucault recurriremos a la que indica que las pérdidas en el hierroson proporcionales al cuadrado de la inducción y al cuadrado de la frecuencia.

PF = pérdidas por corrientes de Foucault en W/kg
f = frecuencia en Hz
βmax = inducción máxima en Gauss
Δ = espesor de la chapa magnética en mm

Como se ve a mayor frecuencia mayor serán las perdidas por las corrientes de Foucault.

2.2 Histéresis magnética

Se produce histéresis al someter al núcleo a uncampo creciente, los imanes elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo remanente que obligue a cierto...