Transformadores

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libro d editx

mákinasléctricas

· státicas
o transformadors
· rotativas
o gnradorso motorstma 1.- transformadors

un transformador s 1a mákina stática k prmit convrtir v ó i (subir o bajar sus valors).
el transformador stá compusto d:
· un circuitoléctrico formado x 2 dvana2: primario y scundario.
· un circuito magnético formado x columnas (núclo) y culatas.
el funcionamiento dl transformador s:
al aplicar tnsión altrna al dvanado primario circula corrient x la bobina k produc 1 flujo, st flujo al circular x la xapa sirv xa transmitir acia la otra bobina la enrgía (potncia). x tanto, aparc enl dvanado scundario 1a tnsión (f.e.m.) inducida en sus trminals.

la rlación d transformación dpnd dl númro d spiras d cada bobinado:
m = n
1 / n2
también la podmos exprsar en función d la tnsión y d la intnsidad:
m = e
1 / e2 = i2 / i1x tanto xa calcular la rlación d transformación d 1 transformador podmos:
· contar ls spiras d cada dvanado.
· conctar voltímtros con transformador en vacío.
· conctar amprímtros con transformador con 1a carga.

ensayo d transformadors:
· ensayo en vacío
s raliza xa sabr ls pérdidas dl ierro (xapa o part magnética).
consist en conctarl primario a la tnsión y frcuencia nominal, djandol circuito scundario abierto. mdimos con vatímtro en primario.

· ensayo en cortocircuito
s raliza xa sabr ls pérdidas dl cobr (bobinas o dvana2léctricos).
s db a ls prdidas o inpdancias d ls bobonas.
consist en conctarl primario a la intnsidad y frcuencia nominal y conctarl circuito scundario cortocircuitado. mdimos con vatímtro en primario.





cuandol transformador s concta a 1a carga s produc 1a caída d tnsión k s db a la impdancia d ls dvana2 y a la corrient d la carga.
la caída d tnsión s la difrncia entr la tnsión dl scundario en vacío y en carga.
también s pued exprsar en % y s yama coefi100t d rgulación.

matrials empla2 xa la construcción d transformadors sn:
· el circuito magnético, s construye mdiant xapas con spsor d 0,3 y 0,5 mm xa k ls pérdidas enl ierro san lo mnor posibl.
o en transformadors monofásicos,l circuito magnético pued sr
§ d columnas: 2 columnas y 2 culatas. cada dvanado va situado en 1a columna.
§ d tipo acorazado: 3 columnas y 2 culatas. ls 2 dvana2 van sita2 en la columna cntral.
o en transformadors trifásicos,l circuito magnético stá formado x 3 columnas cilíndricas d xapas scalonadas y 2 culatas. ls 2 dvana2 d fas van en cada columna.
· el circuitoléctrico en transformadors d gran potncia s construyen:
o el dvanado d bt (s monta enl intrior) s construye con pltinas.
o el dvanado d at (s monta en extrior) s construye con ilo.


aislamiento dl transformador

· cartón aislant d prspán
· carrts aislants d trmoplástico
· aisladors pasatapas

rfrigración dl transformador

· scos
· acit, con rfrigración natural
· acit, con vntilación forzada (vntiladors)
· piralno
















construcción d transformadors pkños

la construcción d transformadors d gran potncia rkier 1 cálculo compljo.
xa la construcción d pkños transformadors monofásicos ( asta 1500 va)l cálculo s simplifica:

s part d la ncsidad d utilidad:
· potncia aparnt (p
ap)
· las tnsions en primario y scundario (v
y v)
ad+ sn ncsarios ls siguients datos:
xa cálculo dl circuito magnético (xapa)
· calidad d la xapa, dado x 1 coefi100t k (xapa mala k=1, buena k= 0.7)
· factor d apilamiento, aumnta scción d ls xapas 1idas ? 0.9
· spsor d xapa k suel sr 0.3 ó 0.5 mm.
xa cálculo dl circuitoléctrico (bobinao)
· inducción (b, mdido en gauss) (campo magntico)
· frcuencia (f, en ercios)
· dnsidad d corrient: d = i / s (mdida en a/mm
2)
dnsidad d corrient =intnsidad/sccion
fórmulas utilizadas:
· scción núclo: s
n = k ?pap (cm2)
· scción ral: s
r = sn / factor apilamiento
· anxo xapas: scción ral = largo x
anxo
· númro xapas: nº xapas = anxo xapa / spsor xapa

· númro d spiras: n = e * 10
8 / (4.44* b* s* f)
· númro d spiras x voltio: n/v = 10
8 / 4.44* b* s* f (útil xa fácil cálculs)
· intnsidad: i = p
ap / v
· scción ilo conductor: s = i / d
· diámtro ilo conductor: cm s = ï r
2 = ï (di/2)2 , di = ?4s/ï




















ejmplo 2

construye 1 transformador monofásico d 220/48 v, i
2 = 1 a, sabiendo k:

-
la xapa magnética trabaja a inducción d mil0 gauss
- la xapa s d mala calidad, k = 0.9
- el spsor d la xapa s d 0.3 mm
- el factor d apilamiento s d 0.95
-
la dnsidad d corrient en dvana2 s d 4 a/mm2- la frcuencia s d 50 z

p
ap = v1 * i1 = v2 * i2 = 48 * 1 = 48 va

circuito magnético:
· scción núclo: s
n = k ?pap = 0.9 ?48 = 6.23 cm2

· scción ral: s
r = sn / factor apilamiento = 6.23 cm2 / 0.95 = 6.56 cm2

· anxo xapas: s
algido 1a xapa nº 78 con largo 2.6 cm
scción ral = largo x
anxo,
6.56 cm
2 = 2.6 cm2 * anxo, anxo xapa = 2.52 cm

· númro xapas: nº xapas = anxo xapa / spsor xapa
= 25.2 mm / 0.3 mm = 84

circuitoléctrico:
· númro d spiras: n = e * 10
8 / (4.44* b* s* f)
xal primario: n
1 = 220 * 108 / (4.44 * mil0 * 6.23 * 50) = 1590 spiras
xal scundario: n
2 = 48 * 108 / (4.44 * mil0 * 6.23 * 50) = 347 spiras

· númro d spiras x voltio: n/v = 10
8 / 4.44* b* s* f (útil xa fácil cálculs)
n/v = 10
8 / (4.44 * mil0 * 6.23 * 50) = 7.23 spiras/v
nº spiras primario: n
1 = 7.23 * 220 = 1590 spiras
nº spiras scundario: n
2 = 7.23 * 48 = 347 spiras

· intnsidad: i = p
ap / v
i
1 = pap / v1 = 48 / 220 = 0.21 a
i
2 = 1 a

· scción ilo conductor: s = i / d
s
1 = i1 / d = 0.21 / 4 = 0.05 mm2
s2 = i2 / d = 1 / 4 = 0.25 mm2

· diámtro ilo conductor: cm s = ï r
2 = ï (di/2)2 , di = ?4s/ï
d
1 = ?4s1/ï = ?4*0.05/3.14 = 0.25 mm
d
2 = ?4s2/ï = ?4*0.25/3.14 = 0.56 mm





ejmplo 3

calcula 1 transformador monofásico d 125, 220 en primario y 12, 24, 48 v en scundario, i
2 = 1 a, sabiendo k:

-
la xapa magnética trabaja a inducción d 1mil gauss
- la xapa s d mala calidad, k = 0.9
-
la dnsidad d corrient en dvana2 s d 4 a/mm2- la frcuencia s d 50 z

p
ap = v1 * i1 = v2 * i2 = 48 * 1 = 48 va

circuito magnético:
· scción núclo: s
n = k ?pap = 0.9 ?48 = 6.23 cm2

circuitoléctrico:
· númro d spiras x voltio: n/v = 10
8 / 4.44* b* s* f (útil xa fácil cálculs)
n/v = 10
8 / (4.44 * 1mil * 6.23 * 50) = 6.8 spiras/v
nº spiras primario 125v: n
1 (125v) = 6.8 * 125 = 850 spiras
nº spiras primario 220v: n
1 (220v) = 6.8 * 220 = 1496 spiras
(osa, cuento 850 spiras y luego 646 spiras, total 1496 spiras)

nº spiras scundario 12v: n
2 (12v)- = 6.8 * 12 = 82 spiras
nº spiras scundario 24v: n
2 (24v) = 6.8 * 24 = 163 spiras
nº spiras scundario 48v: n
2 (48v) = 6.8 * 48 = 326 spiras
(osa, 82 spiras, 81 spiras, 163 spiras, total 326 spiras)

· intnsidad: i = p
ap / v
i
1 = pap / v1 = 48 / 125 = 0.38 a (por caso)
i
2 = 1 a

· scción ilo conductor: s = i / d
s
1 = i1 / d = 0.38 / 4 = 0.095 mm2
s2 = i2 / d = 1 / 4 = 0.25 mm2

· diámtro ilo conductor: cm s = ï r
2 = ï (di/2)2 , di = ?4s/ï
d
1 = ?4s1/ï = ?4*0.095/3.14 = 0.35 mm
d
2 = ?4s2/ï = ?4*0.25/3.14 = 0.56 mm











ejmplo 4

calcula 1 transformador trifásico d 1500 va, 380/220v, conxión y-y.

-
la xapa magnética trabaja a inducción d mil0 gauss
- la xapa s d buena calidad, k = 0.8
-
la dnsidad d corrient en dvana2 s d 1.5 a/mm2- la frcuencia s d 50 z

xa transformadors trifásicos ay k tnr en cuenta:
· scción núclo: s
n = k ?pap / 3 ( ay 3 núclos)
· sgún conxión dvana2: e = v
lína (â) ó e = vlína /?3 (y)
xa aplicar en fórmula n = e * 10
8 / (4.44* b* s* f)
· intnsidad: i = p
ap / ?3*v (v = tnsión d lína)

circuito magnético:
· scción núclo: s
n = k ?pap /3 = 0.8 ?1500/3 = 17.88 cm2

circuitoléctrico:
· númro d spiras: n = e * 10
8 / (4.44* b* s* f)
xal primario: n
1 = 220 * 108 / (4.44 * mil0 * 17.88 * 50) = 554 spiras
pus en
strya e = vlína /?3 = 380 / ?3 = 220 v
xal scundario: n
2 = 127 * 108 / (4.44 * mil0 * 17.88 * 50) = 347 sp.
pus en
strya e = vlína /?3 = 220 / ?3 = 127 v

· intnsidad:
i = pap / ?3*v
i
1 = pap / ?3*v1 = 1500 / ?3*380 = 2.27 a
i
2 = pap / ?3*v2 = 1500 / ?3*220 = 3.93 a

· scción ilo conductor: s = i / d
s
1 = i1 / d = 2.27 / 1.5 = 1.51 mm2
s2 = i2 / d = 3.93 / 1.5 = 2.6 mm2

· diámtro ilo conductor: cm s = ï r
2 = ï (di/2)2 , di = ?4s/ï
d
1 = ?4s1/ï = ?4*1.51/3.14 = 1.38 mm
d
2 = ?4s2/ï = ?4*2.6/3.14 = 1.8 mm





ejmplo 1

construye 1 transformador monofásico d 220/125 v y potncia 300 va sabiendo k:
-
la xapa magnética trabaja a inducción d 15000 gauss
- la xapa s d buena calidad, k = 0.7
- el spsor d la xapa s d 0.5 mm
- el factor d apilamiento s d 0.95
-
la dnsidad d corrient en dvana2 s d 2,5 a/mm2- la frcuencia s d 50 z

circuito magnético:
· scción núclo: s
n = k ?pap = 0.7 ?300 = 12 cm2

· scción ral: s
r = sn / factor apilamiento = 12 cm2 / 0.95 = 12.6 cm2

· anxo xapas: s
algido 1a xapa nº 84 con largo 2.8 cm
scción ral = largo x
anxo,
12.6 cm
2 = 2.8 cm2 * anxo, anxo xapa = 4,5 cm

· númro xapas: nº xapas = anxo xapa / spsor xapa
= 45 mm / 0.5 mm = 90

circuitoléctrico:
· númro d spiras: n = v1 * 10
8 / (4.44* b* s* f)
xal primario: n
1 = 220 * 108 / (4.44 * 15000 * 12 * 50) = 550 spiras
xal scundario: n
2 = 125 * 108 / (4.44 * 15000 * 12 * 50) = 312 spiras

· númro d spiras x voltio: n/v = 10
8 / 4.44* b* s* f (útil xa fácil cálculs)
n/v = 10
8 / (4.44 * 15000 * 12 * 50) = 2.5 spiras/v
nº spiras primario: n
1 = 2.5 * 220 = 550 spiras
nº spiras scundario: n
2 = 2.5 * 125 = 312 spiras

· intnsidad: i = p
ap / v
i
1 = pap / v1 = 300 / 220 = 1.36 a
i
2 = pap / v2 = 300 / 125 = 2.4 a

· scción ilo conductor: s = i / d
s
1 = i1 / d = 1.36 / 2.5 = 0.54 mm2
s2 = i2 / d = 2.4 / 2.5 = 0.96 mm2

· diámtro ilo conductor: cm s = ï r
2 = ï (di/2)2 , di = ?4s/ï
d
1 = ?4s1/ï = ?4*0.54/3.14 = 0.82 mm
d
2 = ?4s2/ï = ?4*0.96/3.14 = 1.1 mm

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