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TRAFO MONOFASICO DE POTENCIA


CONSIDERACIONES GENERALES

Los trafos son máquinas estáticas (sin partes en movimiento) que tienen la misión de transmitir energía eléctrica de un circuito (Primario) con una determinada tensión a otro circuito (Secundario) de tensión distinta.
Los trafos son fundamentales en el proceso de transporte y distribución de la energía eléctrica desde la centralde generación hasta los centros de consumo.

EL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO. COMPOSICIÓN

Todo trafo monofásico está compuesto de una bobina que se denomina primaria, de Np espiras , la cual se conecta a la tensión que denominaremos tensión primaria.
Dicha bobina se encuentra arrollada sobre un núcleo de hierro, en el interior del cual se cierra un flujo magnético O . Por otra parte, dichoflujo magnético atraviesa una segunda bobina que se denomina secundaria, de Ns espiras, y que también se encuentra arrollada al mismo núcleo que la primaria. En bornes de la bobina secundaria se inducirá una tensión (distinta a la aplicada al primario) a la cual se podrá conectar una carga. Ver figura 1


FUNCIONAMIENTO DEL TRAFO EN VACIO (IDEAL).
Ley de Faraday. Ley de Lenz. Ley de KirchhofSuponer el trafo ideal es considerarlo sin pérdidas en el hierro y en el cobre. Además no se considerarán las caídas de tensión internas.

Figura 1













Con el trafo en vacío (sin carga en el secundario), al conectar la bobina primaria de Np espiras a una fuente de tensión alterna senoidal Up, circulará por ella una corriente que denominaremos corriente primaria de vacíoIp = Io. Esta corriente genera una flujo magnético 0 que se cierra en el núcleo de hierro. Puede demostrarse que el flujo magnético 0 será alterno senoidal si lo es la tensión Up.

Dicho flujo induce en la bobina secundaria una FEM, eso = -Ns (Eso:valor eficaz) y autoinduce una FEM en el primario epo = -Np (Epo:valor eficaz) de acuerdo con la Ley deFaraday siendo el signo – en ambas expresiones producto de la ley de Lenz, la cual dice que toda fem inducida tiene un sentido tal que se opone a la causa que la produce.




Por otra parte, en el primario del trafo se cumple, de acuerdo a la ley de Kirchhoff (la sumatoria de tensiones en un circuito cerrado es cero)

Up + Epo = 0

Up = - Epo (1)

Nota: En un trafo la femautoinducida en el primario por el flujo magnético se denomina fuerza contraelectromotriz (FCEM) precisamente por la oposición a la tensión aplicada al primario Up .

En tanto en el secundario, la fem inducida Eso es también la tensión disponible en el secundario en vacío, es decir, se cumple:

Eso = Uso (2)



Criterio para adoptar los sentidos positivos de los distintos parámetrosdel trafo (en el primario y en el secundario)

1) Adoptamos un sentido positivo para el primario, con lo que quedan establecidos los sentidos positivos de Up , Ip , Eso .
2) Aplicando la regla de la mano derecha queda determinado el sentido positivo del flujo magnético O .
3) El sentido positivo en el circuitosecundario (para Eso y Is trafo en carga), es aquel en que su corriente genere también flujo positivo .
4) La polaridad instantánea de cada magnitud, la deduciremos del diagrama fasorial correspondiente. Si de él surge que una magnitud, por ejemplo, una corriente es positiva, la polaridad instantánea será igual al sentido positivo adoptado, caso contrario, será opuesto al sentido positivo adoptadoEXPRESION DE LA FEM (inducida o autoinducida)

Toda fem inducida o autoinducida en una bobina de N espiras por un flujo magnético cuyo valor máximo es 0 y siendo f la frecuencia tiene por valor:

E = 4,44 . f . N . O (2)

La (2) también puede expresarse en función de la inducción máxima y la superficie de la sección de la bobina:

E = 4.44. f . N . S . B...