TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS

Transcripción

1 UESDAD DE CATABA DEATAMETO DE GEEÍA ELÉCTCA Y EEGÉTCA TASFOMADOES MOOFÁSCOS Asignatura: Electrotecnia de Caminos Miguel Angel odríguez ozueta

2 TASFOMADOES * El TASFOMADO es una máquina eléctrica estática que funciona solamente con corriente alterna y que permite transformar energía eléctrica con unos valores de tensión e intensidad en otra con otros valores de tensión e intensidad. Consta básicamente de dos devanados y de un circuito magnético sin entrehierros construido con chapas magnéticas. * DEAADOS DEL TASFOMADO: - Según el flujo de energía: La energía entra al transformador por el devanado primario (con subíndice ) y sale hacia la carga que alimenta por el devanado secundario (con subíndice ). - Según la tensión: El devanado de alta tensión (A.T.) es el de mayor tensión y el devanado de baja tensión (B.T.) es el de menor tensión. * Un transformador elevador tiene el lado de baja tensión en el primario y el de A.T. en el secundario. Un transformador reductor tiene el lado de alta tensión en el primario y el de B.T. en el secundario.

3 ALOES OMALES O ASGADOS * Las TESOES ASGADAS O OMALES (, ) son aquellas para las que se ha diseñado el transformador. * La OTECA ASGADA O OMAL (S ) es la potencia aparente del transformador que el fabricante garantiza que no produce calentamientos peligrosos durante un funcionamiento continuo. Los dos devanados del transformador tienen la misma potencia asignada. * Las COETES ASGADAS O OMALES (, ) se obtienen a partir de las tensiones nominales y de la potencia nominal. S Transformadores monofásicos: Transformadores trifásicos: S 3 L L 3 L L * La ELACÓ DE TASFOMACÓ (m) es el cociente entre las tensiones nominales del primario y del secundario: m * La ELACÓ DE TASFOMACÓ ASGADA es el cociente entre las tensiones nominales del bobinado de A.T. y del bobinado de B.T.

4 ESQUEMA DE U TASFOMADO MOOFÁSCO SEAACÓ DE LAS ESSTECAS DE LOS DEAADOS esistencia del devanado primario esistencia del devanado secundario Φ d Flujo magnético de dispersión del primario Φ d Flujo magnético de dispersión del secundario Φ Flujo magnético común * Convenio de signos para las corrientes: positivas generan Φ positivos e positivas generan Φ negativos. * Convenio de signos para las tensiones: receptor en el primario y generador en el secundario.

5 SEAACÓ DE LAS EACTACAS DE DSESÓ L d Ψ d Φ d cte L d Ψ d Φ d cte X π f ; X π f L d L d E y E son fuerzas contraelectromotrices (f.c.e.m.s): d Ψ d Φ + ; d t d t e d Ψ e + d t d Φ d t Convenio de signos de las f.c.e.m.s: E y E positivas intentan generar corrientes que den lugar a Φ negativos. E 4,44 f ΦM ; E 4,44 f ΦM Luego, se cumple que: m E E

6 MACHA E ACÍO Es la marcha industrial en la que la carga es nula: ; f f ; 0 En vacío las magnitudes, y se denominan, respectivamente, 0, 0 y 0. El factor de potencia del primario cos ϕ en vacío se denomina cos ϕ 0. Se tiene que: 0 (érdidas en el hierro) 0 << ( 0 5% 0 E ) E 0 m E E 0 (Luego: 0 ) 0 + µ La corriente de vacío 0 tiene dos componentes perpendiculares entre sí: µ que genera el flujo magnético común Φ y está en fase con él e que está en fase con la tensión primaria por lo que genera sólo potencia activa, la cuál sirve para compensar las pérdidas en el hierro.

7 ESTUDO DEL CCUTO MAGÉTCO Suponiendo que el transformador siempre funcione con una MACHA DUSTAL ( ; f f ), sus pérdidas en el hierro y su flujo máximo son constantes. Luego, para todas las marchas industriales la f.m.m. total es la misma. Trabajando con fasores y teniendo en cuenta el criterio de signos para las corrientes, en carga se verifica que: F En el caso particular de la marcha en vacío ( 0 ; 0): F 0 Luego: 0 Si la corriente secundaria reducida al primario es ' : ' / m se deduce que: + 0 '

8 EDUCCÓ DEL SECUDAO AL MAO * Se sustituye el secundario real por otro equivalente, de forma que las magnitudes del primario no cambian, se tiene el mismo flujo útil, el mismo balance de potencias y los mismos factores de potencia. El secundario equivalente se elige de forma que tenga el mismo número de espiras que el primario: ' m * Luego, como el flujo no cambia sucede que en este secundario reducido al estator la f.e.m. vale: E ' 4,44 ' f ΦM 4,44 f ΦM E E ' m E E * ara que el flujo útil sea el mismo que con el secundario real, el secundario reducido al primario debe generar la misma f.m.m. que el secundario real: ' ' ' / m * ara que el balance de potencias no cambie, se demuestra que se debe verificar que: ' ' m m X' m X Z' L m ZL

9 ECUACOES DE U TASFOMADO Utilizando el secundario reducido al primario se tiene que el transformador verifica las siguientes relaciones: + 0 ' 0 + µ + ( j ) E + X ( ' j X ) E ' + E ' + ' ' CCUTO EQUALETE DE U TASFOMADO Este circuito cumple las mismas ecuaciones que un transformador con el secundario reducido al primario: or lo tanto, este circuito es equivalente al transformador y se pueden calcular magnitudes del transformador resolviendo este circuito.

10 DAGAMA FASOAL DE U TASFOMADO CO EL SECUDAO EDUCDO AL MAO (Aquí se han exagerado las caídas de tensión. En realidad y ' están prácticamente en fase)

11 CCUTO EQUALETE AOXMADO DE U TASFOMADO Dado el pequeño valor de la corriente de vacío no se comete mucho error si se sustituye el circuito equivalente exacto por este circuito aproximado, más fácil de resolver: Donde: esistencia de cortocircuito + ' X eactancia de cortocircuito X X + X' Z mpedancia de cortocircuito Z + j X Z Z ϕ Los parámetros de este circuito equivalente aproximado se pueden obtener mediante los ensayos de vacío y de cortocircuito.

12 TESOES ELATAS DE COTOCCUTO Z S Cu 00 ( Cu érdidas en el cobre nominales ) X X 00 Los parámetros Z, y X son muy diferentes de unos transformadores a otros, mientras que los parámetros relativos, y X no varían tanto: S S > ka ka : : % 6% 6% 3% cos ϕ X sen ϕ + X

13 FALLO DE COTOCCUTO falta 00 ; falta 00 C CAÍDA DE TESÓ ' ( / m) ( cosϕ ) ± ( senϕ ) 00 X 00 (Signo + para cargas inductivas y signo para cargas capacitivas) Efecto rranti: Cuando la carga conectada al secundario de un transformador es capacitiva puede suceder que la tensión secundaria sea mayor que en vacío (caída de tensión negativa). Cuando la tensión primaria es la nominal, se define la regulación para una carga dada así: c ' 00 00

14 ÉDDAS E U TASFOMADO artiendo del circuito equivalente aproximado se obtiene que: ÉDDAS E EL HEO ÉDDAS E EL COBE Cu ' érdidas en el cobre nominales: Cu También se cumple que: ' Cu 00 S Cu Cu ' C Cu C Cu Índice de carga: S ' C S ÉDDAS FJAS Y AABLES f ( ) 0 ; v Cu

15 EDMETO DE U TASFOMADO η C S C S cosϕ + cosϕ + C Cu endimiento máximo η max f v Cu Copt Cu C opt Cu Balance de potencias