Transformadores

TRANSFORMADORES

Es un dispositivo que se encarga de "transformar" la tensión de corriente alterna que tiene a la entrada en otra diferente a la salida.
Este dispositivo se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominarán: "primario" a la que recibe la tensión de entrada y"secundario" a aquella que dona la tensión transformada.
La bobina "primaria" recibe una tensión alterna que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado "secundario" está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético queatraviesa las espiras del "secundario" se generará por el alambre del secundario una tensión. Habría corriente si hubiera una carga (si el secundario estuviera conectado a una resistencia, por ejemplo). La razón de la transformación de tensión entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno.
EL DIAGRAMA FASORIAL






Todo transformador sediseña para funcionar bajo unas condiciones de servicio denominadas “NOMINALES”.
TENSIÓN NOMINAL: U, U
INTENSIDAD NOMINAL: I, I
POTENCIA NOMINAL: S
Estos parámetros nos permiten determinar los valores del circuito equivalente del transformador mediante dos ensayos.
ENSAYOS DEL TRANSFORMADOR
ENSAYO DE VACÍO
ENSAYO DE CORTOCIRCUITO

Prueba de Vacío:
Consiste en aplicar una tensión nominal V1 encualesquiera de los enrollados del transformador, con el otro enrollado abierto, se le aplica al lado 1 voltaje y frecuencia nominal, registrándose las lecturas de la potencia de entrada en vacío P0 y la corriente en vacío I1. Es obvio que los únicos parámetros que tienen que ser considerados en la prueba de vació son Rm y jXm, la impedancia de dispersión, R1 +jX1, no afecta a los datos de prueba.Usualmente, la tensión nominal se aplica al enrollado de baja tensión. La figura 1, muestra el circuito de prueba utilizado.

Figura 1: Circuito Equivalente para la condición en Vacío

Nuestros parametros nos quedan:



Es válido mensionar que Im se calcula con la ecuación 3

Prueba de cortocircuito:
Esta prueba se realiza a voltaje reducido, hasta que circule una corriente nominalpor el circuito. En este caso no se toma la rama de magnetización, esto es debido a que solo se requiere un pequeño voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados debido a que dicha impedancias son limitadas por la impedancia de dispersión de los embobinados, por lo tanto la densidad de flujo en el núcleo será pequeña en la prueba de cortocircuito, las pérdidas en el núcleo y lacorriente de magnetización será todavía más pequeña. La tensión reducida Vcc, llamada frecuentemente tensión de impedancia, se soluciona para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione daño en los enrollamientos. Se escoge usualmente Icc como la corriente de plena carga (nominal). Usualmente esta prueba se hace por el lado de alto voltaje (para que la corriente sea mas pequeña).

Figura2: Circuito equivalente para la condición de cortocircuito
La potencia del cortocircuito es la perdida total en el cobre del transformador. Debido al efecto pelicular, Pcc puede ser mayor que las perdidas óhmicas en el cobre.
De la figura 2, obtenemos lo siguiente:






Zeq, Xeq y Req son conocidas por impedancia equivalente, reactancia equivalente y resistencia equivalente,respectivamente.
Si V1 = V2, podemos decir que:

Deberá notarse nuevamente que los parámetros están en funcion del enrrollamiento en el que se toman las lecturas de los instrumentos.
Ya que la resistencia equivalente Req es la suma de R1 y R'2 se deduce que:


La regulación y la eficiencia son las dos características de mayor importancia en el funcionamiento de los transformadores. Los cuales son...