principios de funcionamiento maquinas
Páginas: 5 (1074 palabras)
Publicado: 17 de abril de 2013
Principio de funcionamiento
Funcionamiento en vacío
En la Figura se muestra el esquema de transformador a base de dos bobinas acopladas. En funcionamiento normal los arrollamientos primario y secundario, con N1 y N2 espiras, respectivamente, estarán conectados cada uno de ellos a dos redes eléctricas. Se define el funcionamiento en vacío cuando uno de los arrollamientos (por ejemplo, elprimario) se conecta a una fuente de tensión (que supondremos inicialmente como ideal) y el segundo se deja en circuito abierto, es decir, sin ninguna carga conectada al mismo.
Esquema de principio del transformador en vacío.
Si despreciamos en primera aproximación la resistencia del conductor, la tensión de la fuente es igual a la tensión inducida, y la ley de Lenz en este caso nos dice: U1=e1=N1 dØ/dt
De forma que si la tensión aplicada es senoidal pura de frecuencia constante, el flujo en el núcleo también varía de forma senodal y va defasado 90º en retraso. Su valor eficaz vendrá dado por:
U1=E1=44.44 ƒ N1 (Ømax)
La tensión que aparece en bornes del secundario es igual a la f.e.m. inducida en él y qua ,
viene dada por:
u2=e1=N2 dØ/dt
siendo su valor eficazU2=E2=4.44 ƒ N2 (Ømax)
Quiere esto decir que los valores de las f.e.m.s. inducidas en el primario y el secundario (que en este caso coinciden exactamente con las tensiones medidas en bornes) están en la misma relación que el número de espiras de cada arrollamiento. Este cociente se denomina relación de transformación r, y se define por convenio como el cociente entre el número de espiras delarrollamiento de mayor tensión y el de menor tensión. Siempre es por tanto mayor que la unidad.
En los diseños actuales de transformadores con chapa al silicio de alta calidad la inducción máxima Bm que se alcanza está comprendida entre 1,4 y 1,6 T y el punto de flujo máximo corresponde a una zona claramente saturada de la característica de magnetización. Al estar el secundario en circuitoabierto, por él no circula intensidad, y el transformador se comporta, desde el punto de vista del circuito primario, como una bobina real con núcleo de hierro, como se ha visto en el Apartado 1.6. La intensidad senoidal equivalente absorbida por el primario nombre de intensidad de vacío, y se designa por Jo.
En los transformadores actuales el orden de magnitud típico de la corriente de vacío esdel 0,5 al 5 % de la intensidad nominal, dependiendo de la potencia del transformador. A su vez, la componente magnetizante Im es de 10 a 100 veces mayor que la de pérdidas, IFe.
Hasta ahora se ha supuesto que todo el flujo creado por la corriente de vacío al recorrer las 1, espiras del llega a concatenar todas las espiras del secundario. Esto no es del todo exacto pues si bien la altapermeabilidad relativa del hierro hace que la mayor parte de las líneas de flujo queden «canalizadas» dentro del núcleo, existe una cierta cantidad de líneas de fuerza que concatenan total o parcialmente el arrollamiento primario pero que se cierran por el aire sin llegar a enlazar espiras del secundario. Este flujo de dispersión también varía de forma senoidal en el tiempo e induce su correspondientef.e.m. en el arrollamiento primario.
Esta f.e.m. se puede representar mediante una inductancia en serie con dicho arrollamiento, que tendrá un valor constante ya que la reluctancia de los trayectos de flujo de dispersión es esencialmente constante al cerrarse a través de materiales no magnéticos (aire, aislamientos, etc). El efecto propiamente dicho de inducción magnética entre primario ysecundario se representa mediante un transformador ideal, toda vez que los fenómenos reales asociados al carácter real del núcleo del transformador, como son la permeabilidad no infinita (jXm) y las pérdidas de potencia activa (RFC), ya han sido tenidos en cuenta.
Circuito equivalente del transformador en vacío.
Si consideramos además la resistencia total del arrollamiento concentrada en una...
Funcionamiento en vacío
En la Figura se muestra el esquema de transformador a base de dos bobinas acopladas. En funcionamiento normal los arrollamientos primario y secundario, con N1 y N2 espiras, respectivamente, estarán conectados cada uno de ellos a dos redes eléctricas. Se define el funcionamiento en vacío cuando uno de los arrollamientos (por ejemplo, elprimario) se conecta a una fuente de tensión (que supondremos inicialmente como ideal) y el segundo se deja en circuito abierto, es decir, sin ninguna carga conectada al mismo.
Esquema de principio del transformador en vacío.
Si despreciamos en primera aproximación la resistencia del conductor, la tensión de la fuente es igual a la tensión inducida, y la ley de Lenz en este caso nos dice: U1=e1=N1 dØ/dt
De forma que si la tensión aplicada es senoidal pura de frecuencia constante, el flujo en el núcleo también varía de forma senodal y va defasado 90º en retraso. Su valor eficaz vendrá dado por:
U1=E1=44.44 ƒ N1 (Ømax)
La tensión que aparece en bornes del secundario es igual a la f.e.m. inducida en él y qua ,
viene dada por:
u2=e1=N2 dØ/dt
siendo su valor eficazU2=E2=4.44 ƒ N2 (Ømax)
Quiere esto decir que los valores de las f.e.m.s. inducidas en el primario y el secundario (que en este caso coinciden exactamente con las tensiones medidas en bornes) están en la misma relación que el número de espiras de cada arrollamiento. Este cociente se denomina relación de transformación r, y se define por convenio como el cociente entre el número de espiras delarrollamiento de mayor tensión y el de menor tensión. Siempre es por tanto mayor que la unidad.
En los diseños actuales de transformadores con chapa al silicio de alta calidad la inducción máxima Bm que se alcanza está comprendida entre 1,4 y 1,6 T y el punto de flujo máximo corresponde a una zona claramente saturada de la característica de magnetización. Al estar el secundario en circuitoabierto, por él no circula intensidad, y el transformador se comporta, desde el punto de vista del circuito primario, como una bobina real con núcleo de hierro, como se ha visto en el Apartado 1.6. La intensidad senoidal equivalente absorbida por el primario nombre de intensidad de vacío, y se designa por Jo.
En los transformadores actuales el orden de magnitud típico de la corriente de vacío esdel 0,5 al 5 % de la intensidad nominal, dependiendo de la potencia del transformador. A su vez, la componente magnetizante Im es de 10 a 100 veces mayor que la de pérdidas, IFe.
Hasta ahora se ha supuesto que todo el flujo creado por la corriente de vacío al recorrer las 1, espiras del llega a concatenar todas las espiras del secundario. Esto no es del todo exacto pues si bien la altapermeabilidad relativa del hierro hace que la mayor parte de las líneas de flujo queden «canalizadas» dentro del núcleo, existe una cierta cantidad de líneas de fuerza que concatenan total o parcialmente el arrollamiento primario pero que se cierran por el aire sin llegar a enlazar espiras del secundario. Este flujo de dispersión también varía de forma senoidal en el tiempo e induce su correspondientef.e.m. en el arrollamiento primario.
Esta f.e.m. se puede representar mediante una inductancia en serie con dicho arrollamiento, que tendrá un valor constante ya que la reluctancia de los trayectos de flujo de dispersión es esencialmente constante al cerrarse a través de materiales no magnéticos (aire, aislamientos, etc). El efecto propiamente dicho de inducción magnética entre primario ysecundario se representa mediante un transformador ideal, toda vez que los fenómenos reales asociados al carácter real del núcleo del transformador, como son la permeabilidad no infinita (jXm) y las pérdidas de potencia activa (RFC), ya han sido tenidos en cuenta.
Circuito equivalente del transformador en vacío.
Si consideramos además la resistencia total del arrollamiento concentrada en una...
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