Ensayo Transformadores
Páginas: 5 (1246 palabras)
Publicado: 1 de mayo de 2013
ESTUDIO CUALITATIVO Y CUANTITATIVO
DE UN CIRCUITO MAGNÉTICO EN CORRIENTE ALTERNA
CONTENIDO:
A. Aplicación de una tensión senoidal.
B. Aplicación de una corriente senoidal.
C. Obtención del ciclo de histéresis con osciloscopio.
D. Circuito con entrehierro.
E. Observaciones.
A. APLICACIÓN DE UNA TENSIÓN SENOIDAL
A.1. CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Laintroducción al estudio del transformador supone aceptar algunas hipótesis simplificantes que definen al transformador ideal, entre las que se incluyen (entre otras):
Que el hierro no se satura o sea que la permeabilidad es constante por lo que . La curva es entonces una recta que pasa por el origen.
Que el hierro no tiene lazo de histéresis. En consecuencia carece de pérdidas magnéticas.
Lafigura 1 representa un transformador monofásico al cual se le aplica una tensión alterna U1 lo que hace circular una corriente también alterna.
Esta corriente crea un campo magnético alterno que se establece en el núcleo magnético y varía con el tiempo.
De acuerdo con la ley de Hopkinson se establece un flujo que será alterno.
La variación de en las N1 vueltas del primario induce una fuerzaelectromotriz que de acuerdo a la Ley de Faraday vale:
Si el arrollamiento primario no tiene resistencia, por aplicación de la Ley de Kirchoff
se tiene:
Como en el circuito primario no hay resistencia, el circuito es inductivo puro o sea (figura 2):
O sea que la corriente atrasa 90º de U1, o, lo que es lo mismo, está en fase con el flujo (figura 3).Que la corriente está en fase con el flujo y que es senoidal, también se puede apreciar en la construcción de la figura 4.
Como la corriente Im atrasa /2 de la tensión aplicada U1, la potencia activa de este circuito es nula:
La eliminación de ambas hipótesis simplificantes o sea, considerar que el hierro delnúcleo se satura y que tiene histéresis, conduce a que mediante una construcción parecida, se obtiene la corriente i0 necesaria para instalar en el núcleo un flujo senoidal (figura 5).
De acá se desprende:
Que la forma de onda de la corriente i0 no es senoidal sino deformada.
Que no está en fase con sino que la adelanta un ángulo
o, enotras palabras,
que i0 no atrasa de la tensión aplicada U1 sino un ángulo .
En consecuencia el circuito magnético toma una potencia activa y, al cabo de un cierto tiempo, disipa una cantidad de energía. Esto es fácilmente comprobable en un circuito como el de la figura 6 donde se mide la tensión, la corriente y la potencia.
Como hasta acá no se haconsiderado que el arrollamiento tenga resistencia, la potencia que toma el circuito y la energía que disipa se deben consumir indudablemente en el circuito magnético.
El circuito alineal así planteado tiene una corriente no senoidal, lo cual no podría volcarse a diagramas fasoriales ni darle carácter vectorial.
Para subsanar esta potencia y conseguir darle carácter vectorial a esta corriente, se ladescompone según:
i0 = ip + im
i0 = corriente de vacío, no senoidal, ni en fase con ni con U1.
Ip = corriente de pérdidas, senoidal, en fase con U1.
Im = corriente magnetizante, no senoidal, en fase con .
Io se mide con el A (su valor eficaz).
La otra componente se define por diferencia y, finalmente, resulta ser la sumatoria de n. armónicas de orden impar:
La cualpuede ser integrada a diagramas fasoriales considerando su valor eficaz:
Entonces lo que realmente ocurre:
Se convierte en:
La figura 7 representa gráficamente la descomposición de i0 en ip + im. .
La figura 8 representa la institución fasorial y la figura 9 el circuito eléctrico equivalente al...
DE UN CIRCUITO MAGNÉTICO EN CORRIENTE ALTERNA
CONTENIDO:
A. Aplicación de una tensión senoidal.
B. Aplicación de una corriente senoidal.
C. Obtención del ciclo de histéresis con osciloscopio.
D. Circuito con entrehierro.
E. Observaciones.
A. APLICACIÓN DE UNA TENSIÓN SENOIDAL
A.1. CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Laintroducción al estudio del transformador supone aceptar algunas hipótesis simplificantes que definen al transformador ideal, entre las que se incluyen (entre otras):
Que el hierro no se satura o sea que la permeabilidad es constante por lo que . La curva es entonces una recta que pasa por el origen.
Que el hierro no tiene lazo de histéresis. En consecuencia carece de pérdidas magnéticas.
Lafigura 1 representa un transformador monofásico al cual se le aplica una tensión alterna U1 lo que hace circular una corriente también alterna.
Esta corriente crea un campo magnético alterno que se establece en el núcleo magnético y varía con el tiempo.
De acuerdo con la ley de Hopkinson se establece un flujo que será alterno.
La variación de en las N1 vueltas del primario induce una fuerzaelectromotriz que de acuerdo a la Ley de Faraday vale:
Si el arrollamiento primario no tiene resistencia, por aplicación de la Ley de Kirchoff
se tiene:
Como en el circuito primario no hay resistencia, el circuito es inductivo puro o sea (figura 2):
O sea que la corriente atrasa 90º de U1, o, lo que es lo mismo, está en fase con el flujo (figura 3).Que la corriente está en fase con el flujo y que es senoidal, también se puede apreciar en la construcción de la figura 4.
Como la corriente Im atrasa /2 de la tensión aplicada U1, la potencia activa de este circuito es nula:
La eliminación de ambas hipótesis simplificantes o sea, considerar que el hierro delnúcleo se satura y que tiene histéresis, conduce a que mediante una construcción parecida, se obtiene la corriente i0 necesaria para instalar en el núcleo un flujo senoidal (figura 5).
De acá se desprende:
Que la forma de onda de la corriente i0 no es senoidal sino deformada.
Que no está en fase con sino que la adelanta un ángulo
o, enotras palabras,
que i0 no atrasa de la tensión aplicada U1 sino un ángulo .
En consecuencia el circuito magnético toma una potencia activa y, al cabo de un cierto tiempo, disipa una cantidad de energía. Esto es fácilmente comprobable en un circuito como el de la figura 6 donde se mide la tensión, la corriente y la potencia.
Como hasta acá no se haconsiderado que el arrollamiento tenga resistencia, la potencia que toma el circuito y la energía que disipa se deben consumir indudablemente en el circuito magnético.
El circuito alineal así planteado tiene una corriente no senoidal, lo cual no podría volcarse a diagramas fasoriales ni darle carácter vectorial.
Para subsanar esta potencia y conseguir darle carácter vectorial a esta corriente, se ladescompone según:
i0 = ip + im
i0 = corriente de vacío, no senoidal, ni en fase con ni con U1.
Ip = corriente de pérdidas, senoidal, en fase con U1.
Im = corriente magnetizante, no senoidal, en fase con .
Io se mide con el A (su valor eficaz).
La otra componente se define por diferencia y, finalmente, resulta ser la sumatoria de n. armónicas de orden impar:
La cualpuede ser integrada a diagramas fasoriales considerando su valor eficaz:
Entonces lo que realmente ocurre:
Se convierte en:
La figura 7 representa gráficamente la descomposición de i0 en ip + im. .
La figura 8 representa la institución fasorial y la figura 9 el circuito eléctrico equivalente al...
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