Transformador

El transformador es un dispositivo que convierte energa elctrica de un cierto nivel de voltaje, en energaelctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la accin de un campo magntico. Esta constituido por dos oms bobinas de alambre, aisladas entre si elctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismoncleo de material ferromagntico.

El arrollamiento que recibe la energa elctrica se denomina arollamiento de entrada, con independencia si setrata del mayor (alta tensin) o menor tensin (baja tensin).

El arrollamiento del que se toma la energa elctrica a la tensin transformada se denomina arrollamiento desalida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida.

El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del ncleo de hierro. El ncleo seconstruye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magntico.

En un transformador, el ncleo tiene dos misiones fundamentales:

Desde el punto de vista elctrico y esta es su misin principal es la va por que discurre el flujomagntico. A travs de las partes de la culata conduce el flujo magntico siguiendo un circuito prescrito, deuna columna a otra.

Desde el punto de vista mecnico es el soporte de los arrollamientos que en l se apoyan

Para generar el flujo magntico, es decir, para magnetizar el ncleo de hierro hay que gastar energa elctrica.Dicha energa elctrica se toma del arrollamiento de entrada

TRANSFORMADOR IDEAL

Un transformador ideal es un artefacto sin prdidas, con una bobina de entrada y una bobina de salida. Lasrelaciones entre los voltajes de entrada y de salida, y entre la corriente de entrada y de salida, se establecemediante dos ecuaciones sencillas. La figura l muestra un transformador ideal.

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Figura 1. a) Esquema de un transformador ideal.

b) Smbolos esquemticos de un transformador ideal.

En el transformador que se muestra en la figura 1 tiene NP espiras de alambre sobre su lado primario y NS deespiras de alambre en su lado secundario. La relacin entre el voltaje VP(t) aplicado al lado primario deltransformador y el voltaje VS(t) inducido sobre su lado secundario es

VP(t) / VS(t) = NP / NS = a

En donde a se define como la relacin de espiras del transformador

a = NP / NS

La relacin entre la corriente ip(t) que fluye en el lado primario del transformador y la corriente is(t) que fluyehacia fuera del lado secundario del transformador es

NP * iP(t) = NS * iS(t)

iP(t) / iS(t) = 1 / a

En trminos de cantidades fasoriales, estas ecuaciones son

VP / VS = a

IP / IS = 1 / a

Ntese que el ngulo de la fase de VP es el mismo que el ngulo de VS y la fase del ngulo IP es la mismaque la fase del ngulo de IS. La relacin de espiras del transformador ideal afecta las magnitudes de losvoltajes y corrientes, pero no sus ngulos.

Las ecuaciones anteriores describen la relacin entre las magnitudes y los ngulos de los voltajes y lascorrientes sobre los lados primarios y secundarios del transformador, pero dejan una pregunta sin respuesta:dado que el voltaje del circuito primario es positivo en un extremo especifico de la espira, cul seria lapolaridad del voltaje del circuito secundario?. En los transformadores reales seria posible decir la polaridadsecundaria, solo si el transformador estuviera abierto y sus bobinas examinadas. Para evitar esto, lostransformadores usan la conveccin de puntos. Los puntos que aparecen en un extremo de cada bobina en lafigura1 muestran la polaridad del voltaje y la corriente sobre el lado secundario del transformador. La relacines como sigue:

1. Si el voltaje primario es positivo en el extremo punteado de la bobina con respecto al extremo nopunteado, entonces el voltaje secundario ser tambin positivo en el extremo punteado. Las polaridades devoltaje son las mismas con respecto al punteado en cada lado del ncleo.

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2. Si la corriente primaria del transformador fluye hacia dentro del extremo punteado de la bobina primaria,la corriente secundaria fluir haca afuera del extremo punteado de la bobina secundaria.

Potencia en un transformador ideal

La potencia suministrada al transformador por el circuito primario se expresa por medio de la ecuacin

Pent = VP * IP * cos P

En donde p es el ngulo entre el voltaje y la corriente secundaria. La potencia que el circuito secundariosuministra a sus cargas se establece por la ecuacin:

Psal = VS * IS * cos S

En donde s es el ngulo entre el voltaje y la corriente secundarios. Puesto que los ngulos entre el voltaje yla corriente no se afectan en un transformador ideal, p= s= . Las bobinas primaria y secundaria de untransformador ideal tienen el mismo factor de potencia.

Cmo se compara la potencia que va al circuito primario del transformador ideal, con la potencia que salepor el otro lado?

Es posible averiguarlo por medio de las ecuaciones de voltaje y corriente. La potencia que sale de untransformador es:

Psal = VS *IS* cos

Aplicando las ecuaciones de relacin de espiras nos resulta Vs = Vp / a y Is = a * Ip as que

Psal = (VP/a) * a * IP * cos

Psal = VP * IP * cos = Pent

De donde, la potencia de salida de un transformador ideal es igual a su potencia de entrada.

La misma relacin se aplica a la potencia reactiva Q y la potencia aparente S.

Qent = VP *IP *sen = VS *IS *sen = Qsal

Sent = VP *IP = VS *IS = Ssal

Test de polaridad

1.31Los ensayos de polaridad sirven para la conexin en paralelo de transformadores. Existen tres mtodosgenerales de determinacin de polaridad:

1.31 Comparacin con un transformador normalizado.

1.32. Respuesta inductiva con corriente continua.

1.33. Ensayo de tensin alterna.

1.31.a Ensayo de polaridad mediante un transformador normalizado. Cuando se dispone de un

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transformador normalizado de polaridad conocida y de la misma relacin que la unidad que se est ensayando,se conectan en paralelo los devanados de alta tensin de ambos transformadores uniendo los terminalesigualmente marcados. Se conectan tambin anlogamente los terminales marcados de un extremo de losdevanados de baja tensin de ambos transformadores, dejando los otros extremos libres. Se aplica un valorreducido de tensin a los devanados de alta tensin y se mide la tensin entre los dos terminales libres. Unalectura cero o despreciable del voltmetro indicar que las polaridades de ambos transformadores sonidnticas.

1.31.b Ensayo de polaridad por respuesta inductiva. Haciendo pasar corriente continua a travs deldevanado de alta tensin, se conecta un voltmetro de c.c. de alta tensin en bornes de los terminales delmismo devanado, de manera que se obtenga una pequea desviacin positiva de la aguja cuando se cierre elcircuito de excitacin. Entonces se transfieren las dos conexiones del voltmetro directamente a travs deltransformador a los terminales opuestos de baja tensin. La interrupcin de la corriente de excitacin de c.c.induce una tensin en el devanado de baja tensin y provoca una desviacin en el voltmetro. Si la aguja semueve en el mismo sentido que antes, la polaridad es aditiva. Si la aguja se mueve en sentido opuesto, lapolaridad es sustractiva.

1.31.c Ensayo de polaridad mediante el ensayo de tensin alterna. Colocndose enfrente del lado de bajatensin del transformador, se unen las conexiones adyacentes, de alta y baja tensin de la parte izquierda.Aplicar cualquier valor conveniente de tensin de c.a. a todo el devanado de alta tensin y tomar lecturasprimero de la tensin aplicada y luego de la tensin entre los terminales adyacentes de alta y baja tensin de laparte derecha. Si la ltima lectura es menor que la primera, la polaridad es sustractiva. Si es mayor que laprimera, la polaridad es aditiva.

Se realizaran las siguientes conexiones

SI VR es menor que VA ser una conexin sustractiva

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Si VR es mayor que VA ser una conexin Aditiva

VA = Tensin de prueba

VR = Tensin a medir

Se deber verificar que la potencia en el primario sea igual que la del secundario para verificar lo estudiadosegn teora si no es as se vera verificar a que se deben las perdidas

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