Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Transformadores.

Regulacin de voltaje en un transformador

RESUMEN: A partir de la medicin de voltajes y corrientes, se determin la regulacin de voltaje de un transformador de 120/12 V a 1A, usando los resultados obtenidos se realizaron clculos matemticos para obtener estos parmetros. Comprobando el margen de error en la regulacin de voltaje.

PALABRAS CLAVE: transformador, regulacin de voltaje.

ABSTRACT: From the measurement of voltages and currents transformer 120/12V at 1A, was determined the voltage regulation, results using mathematical calculations this parameter was obtained. Was checked the error in the voltage regulation.

1 OBJETIVO

Calcular la regulacin de voltaje del transformador monofsico.

Realizar las mediciones respectivas para realizar los clculos requeridos.

2 INTRODUCCINLos transformadores son mquinas elctricas

muy utilizadas en el mundo, estos se encuentran en la mayora de los aparatos elctricos que utilizamos actualmente. Conocer las capacidades de los transformadores nos permite un mejor uso de estos dispositivos y la optimizacin en el diseo segn las necesidades emergentes.

3 MARCO TERICO

3.1 TransformadorEl transformador es un dispositivo que permite modificar potencia elctrica de corriente alterna con un determinado valor de tensin y corriente en otra potencia de casi el mismo valor pero, generalmente con distintos valores de tensin y corriente. Es una mquina esttica de bajas prdidas y tiene un uso muy extendido en los sistemas elctricos de transmisin y distribucin de energa elctrica.

3.1.1 Transformador monofsico

Bsicamente est formado por un ncleo compuesto de lminas de hierro y dos bobinados, a los cuales denominaremos primario y secundario. El bobinado primario con N1 espiras es aquel por el cual ingresa la energa y el secundario con N2 espiras es aquel por el cual se suministra dicha energa.

Fig. 1 Transformador monofsico del tipo de ncleo

3.2 Regulacin de Voltaje

La carga de los transformadores de potencia varan constantemente, ocurriendo la mayor variacin en los periodos de mayor actividad industrial y comercial, esto provoca que el voltaje en los secundarios de los transformadores varen de acuerdo con la carga y el factor de potencia, dependiendo si est en atraso, en adelanto o si es la unidad. Ya que todos los equipos elctricos y electrnicos son muy sensibles a los cambios de tensin que pudiesen causarles daos es muy importante tener una buena regulacin de voltaje, por lo que es muy importante conocer las caractersticas de los elementos constructivos de transformadores y lneas de transmisin, adems de su comportamiento ante carga capacitiva, inductivas o resistivas.

El Coeficiente de Regulacin de Voltaje o la Regulacin de Voltaje (RV) es una cantidad que compara el voltaje de salida sin carga (en Vaco) con el voltaje de salida a plena carga y se define por la ecuacin.

VS: Voltaje de Salida de una lnea de transmisin o Voltaje Secundario de un transformador

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A nivel de suministro de tensin se desea tener una regulacin de voltaje tan pequea como sea posible.

Para un transformador ideal, RV = 0%, lo cual nos indica que sus devanados no presentan una resistencia y no requiere de potencia reactiva para su funcionamiento. Sin embargo, los transformadores reales tienen cierta resistencia en los devanados y requieren de una potencia reactiva para producir su campo magnticos, es decir, posee dentro impedancias en serie, entonces su voltaje de salida vara de acuerdo con la carga aun cuando el voltaje de entrada y la frecuencia permanezcan constante.

La variacin de la tensin en el secundario depende esencialmente de dos variables, de la corriente absorbida por la carga y de su factor de potencia.

4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1 Especificaciones

Se requiere montar un circuito para medir la regulacin de voltaje de un transformador.

4.2 Restricciones

El circuito propuesto emplea dispositivos analgicos (transformadores, restato).

4.3 Anlisis Matemtico

Los clculos realizados con los valores obtenidos con las simulaciones son:

RV= ((V (sin carga) - V (mxima carga)) / V (mxima carga))*100%

- Para FP=1

RV= ((12V-11.44)/(11.44))*100% = 4.87%

- Para FP en adelanto

RV= ((12V-12.23V)/(12.23V))*100% = -1.88%

- Para FP en atraso

RV= ((12V-11.34)/(11.34))*100% = 5.82%

A partir de los datos obtenidos en el laboratorio se calcula RV (regulacin de voltaje) para el transformador descrito anteriormente.

RV= ((13.2V-12.07V)/(12.07V))*100% = 9.36%

5 RESULTADOS Y SIMULACIONES

5.1 Simulacin

Fig.2 Voltaje en el secunadario sin carga o carga infinita

Fig.3 Corriente nominal del transformador lograda con carga de 12 (mxima carga)

Fig.4 Voltaje en el secunadario con maxima carga resistiva

Fig.5 Voltaje en el secunadario con maxima carga con FP en adelanto

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Fig.6 Voltaje en el secunadario con maxima carga con FP en atraso

5.2 Resultados obtenidos en el laboratorio

Fig.7 Voltaje en el secunadario en vaco

Fig.8 Corriente nominal del transformador lograda con mxima carga

Fig.9 Voltaje en el secunadario con maxima carga resistiva

6 CONCLUSIONES

Los datos obtenidos en la simulacin varan con respecto a los reales porque los el transformador real tiene valores distintos a los descritos originalmente por el fabricante.

Segn el tipo de carga usada para realizar la prueba los valores varan.

Un FP de 1 produce una baja regulacin de voltaje comparado con un FP en atraso, pero un FP en adelanto nos arroja el menor valor de regulacin de voltaje de los 3 tipos de carga, incluyendo que este puede ser negativo.

Intentar hacer esta prueba con transformadores usados para la distribucin elctrica, es muy difcil debido a que la carga mxima es muy alta, por lo cual es necesario realizar simulaciones.

7 REFERENCIAS

[1]http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_7_Transformador.pdf

[2] Irving L. Kosow. Mquinas elctricas y transformadores, Pearson Education, pp. 574.

[3] Vytautas Gabriunas. Apuntes De Electronica, Universidad Distrital Francisco Jos De Caldas. pp 32-35. 1999.

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1 OBJETIVO2 INTRODUCCIN3 MARCO TERICO3.1 Transformador3.1.1 Transformador monofsico

3.2 Regulacin de Voltaje

4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL4.1 Especificaciones4.2 Restricciones4.3 Anlisis Matemtico

5 RESULTADOS Y SIMULACIONES5.1 Simulacin5.2 Resultados obtenidos en el laboratorio

6 CONCLUSIONES7 REFERENCIAS