Energia almacenada y perdidas en el nucleo de un transformador
Páginas: 7 (1685 palabras)
Publicado: 3 de abril de 2011
ENERGIA ALMACENADA
La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía, , almacenada por una bobina con inductancia , que es recorrida por una corriente de intensidad , viene dada por:
La energía almacenada en el núcleo se expresa:
Dadoque la energía es una magnitud que no admite discontinuidades (puede transformarse, pero no desaparecer de repente), se llega a la conclusión de que el flujo en un transformador es una variable de estado y tampoco puede sufrir discontinuidades así pues, cualquier variación brusca de corriente en un devanado, debe ser compensada por una variación similar en otro de los devanados, de manera quelos amperes-vuelta globales no presenten discontinuidades.
ENERGIA ALMACENADA EN EL CAMPO MAGNETICO
PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO
Sabemos que en un transformador ideal, la potencia en el secundario es exactamente igual a la potencia en el primario. En la práctica es imposible encontrar un transformador así. El grado con que un transformador cualquiera se aproxime a estas condicionesideales, recibe el nombre de eficiencia del transformador. Matemáticamente, la eficiencia es igual a la potencia de salida dividida entre la potencia de entrada, es decir:
Eficiencia (%) = (potencia de entrada / potencia de salida) X 100
Puesto que las perdidas en un transformador reducen la eficiencia del mismo y, por lo tanto, representan potencia desperdiciada, estas perdidas suelen mantenerseal mínimo. Esto ocurre especialmente en el diseño de transformadores de núcleo de hierro, lo cuales deben transmitir grandes cantidades de potencia.
Las perdidas en el núcleo pueden subdividirse en dos partes:
1. Perdidas por histéresis.
En un transformador de núcleo de hierro, el núcleo es magnetizado por el campo magnético originado por la corriente de los devanados. La dirección de lamagnetización de núcleo es la misma que la dirección del campo magnético que lo hace desmagnetizarse. Por lo tanto, cada vez que el campo magnético en los devanados se expande y se contrae, también cambia la dirección en que se magnetiza el núcleo.
Las perdidas por histéresis dependen principalmente del tipo de material de que se componga el núcleo. Los materiales que mantienen gran partede su magnetización después de que se ha retirado la fuerza magnetizarte tienen grandes perdidas por histéresis y se dice que tiene alta permanencia.
Ciclo de histéresis
Un ciclo de histéresis es una curva que indica la forma en que la magnetización de un material esta atrasada con respecto a la fuerza magnetizante. Por lo tanto, se puede usar para indicar las perdidas por histéresis.Para disminuir al máximo las perdidas por histéresis magnética se recurre al uso de materiales capaces de imantarse y desimantarse fácil y rápidamente, tal como el hierro al silicio.
2. Perdidas por corrientes parásitas
Puesto que el núcleo de hierro de un transformador es un material conductor, el campo magnético del transformador induce un tensión en el núcleo. Entoncesesta tensión hace que circulen pequeñas corrientes dentro del núcleo.
Las corrientes parásitas se pueden considerar como corrientes de corto circuito, ya que la única resistencia que encuentran es la pequeña resistencia del material del núcleo. Igual que las perdidas por histéresis las corrientes parásitas toman energía de los devanados del transformador, por lo que representan perdidas depotencia.
Las corrientes parásitas en un núcleo de transformador se reducen dividiendo el núcleo en muchas secciones planas o laminaciones y arreglando estas laminaciones entre si por medio de un revestimiento aislamiento aplicando en ambos lados de la laminación.
En un núcleo no laminado, las corrientes parásitas están limitadas solamente por la pequeña resistencia del material del núcleo...
La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía, , almacenada por una bobina con inductancia , que es recorrida por una corriente de intensidad , viene dada por:
La energía almacenada en el núcleo se expresa:
Dadoque la energía es una magnitud que no admite discontinuidades (puede transformarse, pero no desaparecer de repente), se llega a la conclusión de que el flujo en un transformador es una variable de estado y tampoco puede sufrir discontinuidades así pues, cualquier variación brusca de corriente en un devanado, debe ser compensada por una variación similar en otro de los devanados, de manera quelos amperes-vuelta globales no presenten discontinuidades.
ENERGIA ALMACENADA EN EL CAMPO MAGNETICO
PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO
Sabemos que en un transformador ideal, la potencia en el secundario es exactamente igual a la potencia en el primario. En la práctica es imposible encontrar un transformador así. El grado con que un transformador cualquiera se aproxime a estas condicionesideales, recibe el nombre de eficiencia del transformador. Matemáticamente, la eficiencia es igual a la potencia de salida dividida entre la potencia de entrada, es decir:
Eficiencia (%) = (potencia de entrada / potencia de salida) X 100
Puesto que las perdidas en un transformador reducen la eficiencia del mismo y, por lo tanto, representan potencia desperdiciada, estas perdidas suelen mantenerseal mínimo. Esto ocurre especialmente en el diseño de transformadores de núcleo de hierro, lo cuales deben transmitir grandes cantidades de potencia.
Las perdidas en el núcleo pueden subdividirse en dos partes:
1. Perdidas por histéresis.
En un transformador de núcleo de hierro, el núcleo es magnetizado por el campo magnético originado por la corriente de los devanados. La dirección de lamagnetización de núcleo es la misma que la dirección del campo magnético que lo hace desmagnetizarse. Por lo tanto, cada vez que el campo magnético en los devanados se expande y se contrae, también cambia la dirección en que se magnetiza el núcleo.
Las perdidas por histéresis dependen principalmente del tipo de material de que se componga el núcleo. Los materiales que mantienen gran partede su magnetización después de que se ha retirado la fuerza magnetizarte tienen grandes perdidas por histéresis y se dice que tiene alta permanencia.
Ciclo de histéresis
Un ciclo de histéresis es una curva que indica la forma en que la magnetización de un material esta atrasada con respecto a la fuerza magnetizante. Por lo tanto, se puede usar para indicar las perdidas por histéresis.Para disminuir al máximo las perdidas por histéresis magnética se recurre al uso de materiales capaces de imantarse y desimantarse fácil y rápidamente, tal como el hierro al silicio.
2. Perdidas por corrientes parásitas
Puesto que el núcleo de hierro de un transformador es un material conductor, el campo magnético del transformador induce un tensión en el núcleo. Entoncesesta tensión hace que circulen pequeñas corrientes dentro del núcleo.
Las corrientes parásitas se pueden considerar como corrientes de corto circuito, ya que la única resistencia que encuentran es la pequeña resistencia del material del núcleo. Igual que las perdidas por histéresis las corrientes parásitas toman energía de los devanados del transformador, por lo que representan perdidas depotencia.
Las corrientes parásitas en un núcleo de transformador se reducen dividiendo el núcleo en muchas secciones planas o laminaciones y arreglando estas laminaciones entre si por medio de un revestimiento aislamiento aplicando en ambos lados de la laminación.
En un núcleo no laminado, las corrientes parásitas están limitadas solamente por la pequeña resistencia del material del núcleo...
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