Cálculo corriente cortocircuito en el secundario del transformador

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ENSAYO EN VACÍO


 Se conecta el primario a su tensión y frecuencia nominales, mientras el secundario permanece en circuito abierto, también puede hacer el ensayo alimentando el secundario y dejando en circuito abierto el primario. Este ensayo proporciona los valores directo de la potencia perdida en el hierro. Debido a la intensidad que recorre Iz en el bobinado secundario es nulo no se tendrán en cuenta los ínfimos valores de las pérdidas en el cobre. Los principales datos que se determina en este ensayo son: - perdidas en el hierro a través de un vatímetro en el bobinado primario - la intensidad en vacío del primario a través de un amperímetro - la relación de transformación (m=V1n/V20) Dibujo 1.

ENSAYO EN CORTOCIRCUITO

Se cortocircuita un devanado y se aplica en el otro una tensión reducida hasta que pare por este lado del transformador la corriente nominal. Está tensión aplicada, llamada cortocircuito
Vcc es un valor carácterístico de los transformadores proporcionados por el fabricante y expresa en tanto por ciento respecto a la tensión nominal Vn. (Dibujo 2) Este ensayo nos proporciona las pérdidas en el cobre y será lo que miramos con el vatímetro puesto que son las mismas que tendría transformador trabajando en el régimen opuesto. Las pérdidas en el hierro son despreciables ya que la tensión del primario es muy pequeña por lo tanto la inducción también lo será (Pvc=Pcc=Rcc*I1^2)


ACCIDENTE DE CORTOCIRCUITO

Tiene lugar cuando por una acción exterior al transformador, se produce un cortocircuito entre los bornes del secundario. El cortocircuito puede tener también su origen en las causas internas. Cuando esto sucede se establece por su arrallamiento una corriente varias veces superior a su corriente nominal y vendrás limitada por la impedancia interna del transformador. (Vcc=I1n*Zcc “Ensayo cortocircuito”; V1=Icc*Zcc “cortocircuito accidental”). Aunque el accidente suele durar poco no es obstáculo para que se produzcan grandes averías, por ello es importante los dispositivos de protección. Estos fallos pueden ser debidos a un aumento de la temperatura en los devanados debido al paso de una fuerte corriente. También enormes esfuerzos dinámicos entre espiras dando lugar a deformaciones y roturas impidiendo el funcionamiento de transformador.


RENDIMIENTO DE UN TRANSFORMADOR


El rendimiento de un transformador es el cociente entre la potencia entregada a la carga y la potencia consumida de la red (n=P2/P1*100). El rendimiento del transformador es muy elevado, superior al 90%. Se puede medir directamente a través de la potencia suministrada por el transformador y la potencia que absorbe (se coloca se coloca un vatímetro en el secundario y otro en el primario) siendo el rendimiento el cociente entre ambas lecturas. Sin embargo, el elevado rendimiento da lugar a errores en las medidas. Medida indirecta dos puntos consiste en medir las perdidas del transformador. Añadiendo estas pérdidas a la potencia suministrada por el secundario, se obtiene la potencia absorbida. Siendo el rendimiento: ((n=P2/(P2+Pfe+Pcu)); (Pcu=Pcc*C^2);(Nc=(V2C*I2N*CosY2)/( V2C*I2N*CosY2+Pfe+Pcc*C^2);si CosY2 es cte, el rendimiento es MÁXIMO; si las perdidas del cobre= perdidas del hierro, C^2=Pfe/Pcc, y a partir de este grado de carga el rendimiento cae suavemente)


PERDIDAS DE UN TRANSFORMADOR


Ninguna máquina trabaja sin producir pérdida de potencia. Ahora bien, las máquinas estáticas con el transformador tiene pérdidas muy pequeños. En un transformador se producen las siguientes perdidas: -perdidas por corrientes de Foucault y perdidas por histéresis (perdidas en el hierro), -Perdidas en el cobre del bobinado. Las pérdidas en el cobre se determina con el ensayo de cortocircuito (explicar). Se mide en este ensayo la potencia consumida en el transformador en estas condiciones Pcc. A esta potencia se le llama perdidas en el cobre a máxima potencia, porque es el consumido por los arrollamientos cuándo circula la intensidad nominal (Pcu=Rc*I^2). Las pérdidas en el hierro dependen del flujo magnético y como ya se vio, el flujo solo varía con la tensión y este suele ser constante. Esto implica que las pérdidas en el hierro son siempre constantes ya sea en vacío o a carga nominal. El ensayo en vacío proporciona las pérdidas en el hierro.

CONSTANTES DE FOUCOULT

Se produce en cualquier material cuando se encuentra sometido a una variación del flujo magnético. Dependerán del material de que se está constituido el núcleo magnético


COMO REDUCIR LA PERDIDA DE Energía EN EL HIERRO


Es necesario que los núcleos de estén bajo un flujo variable no sean más macizos , deberán estar construidos con chapas magnéticas de espesores mínimos, aplicadas y aisladas entre sí. La corriente, al no poder circular de unas chapas a otras, tiene que hacerlo independientemente en cada una de ellas, con lo que este induce menos corriente y disminuye la potencia perdida por corrientes de Foucault. 

Histéresis Magnéticas

Se produce cuando la imantación de los materiales ferromagnéticos no solo depende del valor del flujo, sino también de los estados magnéticos anteriores. Al someter el material magnético un flujo variable se produce una imantación que se mantiene al cesar el flujo variable, lo que se justifica en forma de calor. La potencia perdida por histéresis depende del tipo de material , también puede depender de la secuencia. Se determina a través de: (Ph=Kh*f*Bmax^n; siendo Kh coeficiente de material, f frecuencia y Bmax inducion máxima, n será 1,6 si B es menor que 1T y será 2 si es mayor).

Caída DE Tensión DE UN TRANSFORMADOR

En el transformador se produce una caída de tensión cuando suministra una corriente I2 a los receptores conectados al secundario para un determinado factor de potencia cos Y2. La  tensión de red V1 supondrá constante. Se entiende por caída de tensión la diferencia entre las tensiones del secundario en vacío V2n  y en carga V2c (AV2=V2n-V2c). Normalmente la caída de tensión se suele expresar en tanto por ciento de la tensión secundaria en vacío V2n y se llama coeficiente de regulación E (E=(V2n – V2c)/V2n  *100).


CORRIENTE DE CONEXIÓN DE UN TRANSFORMADOR


Al conectar un transformador a la red se produce un transitorio que puede involucrar una corriente varias veces superior a la corriente asignada del transformador. En ocasiones se confunde con una corriente de cortocircuito. Supongamos un transformador desconectado de la red en el cual el flujo es nulo y el momento dado se cierra el interruptor que conecta el primario del transformador a la red. Se verifica que: V1=N1*(dO/dt). El transitorio puede ser más o menos violeto dependiendo del valor de la tensión. Si la tensión es máxima en el momento del cierre en flujo crece durante un cuarto de periodo y alcanza un valor de cresta idéntico al que se tiene en funcionamiento normal. Sin embargo, si se cierra cuando la tensión es cero el flujo crece durante un semiciclo y alcanza un valor doble del que corresponde al funcionamiento normal.

ACOPLAMIENTOS EN PARALELO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS

Dos o más transformadores trabajan en paralelo cuando Xuxa rayamientos del primario están conectados a una sola red, y los del secundario lo estás a otra, también única. Esto se hace cuando un transformador no es capaz de suministrar la suficiente energía o también como reserva por si la otra falla. Las condiciones básicas para el correcto trabajo en paralelo son: 1 Idéntica relación de transformación 2 Que posee iguales tensiones de cortocircuito. La primera condición ya le requiere


le requiere buen trabajo en paralelo de transformadores en vacío. Si las rt discrepan, como por ejemplo V21 vacío>V22 vacío, se originaría una corriente de circulación en los secundarios que motivaría otra en los primarios. Esto supondría perdida, evitables  siendo iguales las rt . La segunda condición es requerida para el correcto funcionamiento de transformador a carga. Suponiendo que  las rt son iguales, al ser comunes V1 y V2 las caídas de tensión han de ser idénticas (A-a y A´-a´), luego, los índices de carga son inversamente proporcionales a las tensiones de cortocircuito. Si los índices de carga son iguales, también lo serán las tensiones de cortocircuito (misma caída de tensión). De esta forma se consigue un reparto de cargas proporcional a las potencias nominales de cada transformador (lo ideal).

ACOPLAMIENTO A PARALELO DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS


Las condiciones precisas para el correcto trabajo en paralelo los transformadores trifásicos son: a) las mismas que para  el trabajo en paralelo de los transformadores monofásicos y por las mismas razones teóricas.  B) Los transformadores deben poseer el mismo desfase. Con esto se evitan las corrientes de circulación (cortocircuito). Se debe conectar transformadores con el mismo índice horario (desfase). 


ARROLLAMIENTO TERCIARIO


Los devanados terciarios realizan la función de eliminar los flujos homopolares.  Con esto, desaparecen los inconvenientes de las cargas fase-neutro. En consecuencia, con devanado terciario no hay que objetar a las cargas desequilibrantes, salvo mal aprovechamiento de transformador.

ENSAYOS EN TRANSFORMADORES TRIFASICOS

Los ensayos fundamentales son los mismos que en los transformadores monofásicos. Al transformador monofásico real o ideal se le asigna una potencia 1/3 del trifásico: a) Ensayo vacío. Al aplicar el principio de las tensiones nominales estando el secundario sin encarga los vatimetros indicarán las pérdidas en el hierro por fase. Las pérdidas totales serán la suma. Este ensayo nos permite hallar la relación de transformación simple (cociente entre tensiones) que es la misma que la compuesta. B)

Ensayo de cortocircuito

Aplicamos un triángulo equilibrado de tensiones (Vcc, compuesta) en el primario, que motive intensidades de corriente nominales, a base de que los bornes secundarios esté el cortocircuito: (Ecc(%)=(Vcc,compuesta/V1,compuesta  *100=Vcc,simple/V10,simple). Las perdidas reales, Pcc=Pcu=3Rccc*In^2.

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