Fundamentos y Cálculos Esenciales en Transformadores Eléctricos

1. Transformador Ideal y Diseño Básico

Datos proporcionados (identificación de variables):

• "Se han utilizado X espiras en el primario" > N1
• "Se han utilizado Y espiras en el secundario" > N2
• "El flujo máximo es de X" > Flujo máximo (Φ max)
• "Para una frecuencia de 50 Hz" > f
• "Se conecta a una red de C.A. de X V" o "tensión en el primario" > U1 (o U1n si es la de placa)
• "Proporciona energía a una motobomba de X kW" > P de carga (Potencia activa de la carga)
• "A X V" (refiriéndose a la carga) > U2
• "Con factor de potencia X" > cos(φ)
• "Transformador de X VA de potencia" > Sn (Potencia nominal aparente)
• "Relación de X/Y V" > U1n / U2n
• "Inducción máxima de X T" > Bmax
• "Densidad de corriente de X A/mm²" > d (o δ)

Objetivos de cálculo:

• "Tensiones en el primario y secundario" > E1 y E2
• "Relación de transformación" > m
• "Intensidad por el primario / secundario" > I1 / I2
• "Potencia aparente que suministra" > S
• "Número de espiras" > N1, N2
• "Sección de los conductores" > S1, S2

2. Ensayos en Vacío y Cortocircuito

Datos proporcionados:

• "Se somete a un ensayo en vacío..." > V1, V2, I0, P0
• "Se realiza un ensayo en cortocircuito a corriente nominal..." > Ucc, I1n, Pcc
• "La tensión de cortocircuito es del X%" > ucc (con u minúscula)

Objetivos de cálculo:

• "Pérdidas en el hierro" > PFe (que es exactamente el dato P0)
• "Corriente de vacío" > I0
• "Pérdidas en el cobre a potencia nominal" > Pcc nominal
• "Tensión porcentual de cortocircuito y sus componentes" > ucc, uRcc, uXcc
• "Impedancia de cortocircuito y sus componentes" > Zcc, Rcc, Xcc
• "Pérdidas en el cobre si trabaja a la mitad de potencia" > PCu (sabiendo que el índice de carga C=0,5)
• "Corriente de cortocircuito accidental" > Icc1

3. Caída de Tensión y Rendimiento

Datos proporcionados:

• "A plena carga" > C = 1 (el índice de carga vale 1)
• "A la mitad de su potencia nominal" > C = 0,5
• "Potencia de ensayo en vacío = X W" > PFe
• "Potencia de ensayo en cortocircuito = X W" > Pcc

Objetivos de cálculo:

• "Coeficiente de regulación" o "Caída de tensión relativa" > ε (o epsilon)
• "Valor efectivo de la tensión en la carga" > U2 real
• "Rendimiento a plena carga" > Rendimiento (η o eta, usando C=1)
• "Potencia para que trabaje con rendimiento máximo" > Se debe calcular C (igualando PFe a las pérdidas del cobre) y luego multiplicarlo por Sn.