Análisis del transformador

I. INTRODUCIÓN

En nuestro estudio de las máquinas eléctricas, hemos empezado analizando al transformador, que es considerado una máquina eléctrica estática. Lo hemos analizado de manera muy detenida, estudiando sus características ideales y reales, y hemos obtenido conclusiones acerca de mejoramiento de eficiencia, aplicaciones, entre otros.

Durante este trabajo, se detallará básicamente, las pruebas realizadas (a vacío y a cortocircuito) para determinar el modelo matemático y sus equivalencias con respecto a un devanado del transformador.

II. DETERMINACIÓN DE LOS VALORES DE LAS COMPONENTES EN EL MODELO MATEMÁTICO DEL TRANSFORMADOR

Es imposible determinar experimentalmente los valores de las resistencias e inductancias del modelo del transformador. Una aproximación adecuada para estos valores se puede lograr con sólo dos ensayos: la prueba de circuito abierto y la prueba de cortocircuito.

PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO

FIGURA 1.- Prueba a circuito abierto

En la prueba de circuito abierto, se deja abierto el devanado secundario del transformador y el devanado primario se conecta al voltaje pleno nominal.

Las componentes en serie X_Py R_Pson tan pequeñas, comparadas con R_h+ey X_m, para ocasionar una caída significativa del voltaje que, esencialmente, todo el voltaje de entrada cae a través de la rama de excitación.

Como vemos en la figura, se aplica el voltaje pleno al primario del transformador. Con esta información es posible determinar el factor de potencia, la magnitud y el ángulo de impedancia de excitación.

Para determinar el ángulo de la impedancia:

cos Φ = P_OC/ (V_OC* I_OC)

La admitancia de la rama de excitación será:

Y_E= (I_OC/ V_OC) ∟- Φ

R_c= 1 / Re{Y_E}

X_m= 1 / Im{Y_E}

PRUEBA DE CORTOCIRCUITO

FIGURA 2.- Prueba a cortocircuito

En la prueba de cortocircuito los terminales del secundario del transformador se cortocircuitan y los del primario se conectan a una fuente adecuada de voltaje, como se muestra en la figura.

El voltaje de entrada se ajusta hasta que la corriente de los devanados corocicuitados sea igual a su valor nominal (asegurándonos de mantener un voltaje bajo). De nuevo, se miden el voltaje, la corriente y la potencia de entrada.

Ya que el voltaje de entrada es tan pequeño durante la prueba, la corriente que fluye por la rama de excitación es despreciable. Si la corriente de excitación se ignora, toda la caída de voltaje en el transformador puede ser atribuida a los elementos del circuito en serie.

Para determinar el ángulo de la impedancia:

cos Φ = P_SC/ (V_SC* I_SC)

La impedancia equivalente en serie será:

Z_Eqserie= (V_SC/ I_SC) ∟Φ

R_eqserie= Re{ Z_Eqserie}

X_eqserie= Im{Z_Eqserie}

Cabe indicar que todos estos valores son referidos al primario. El siguiente gráfico muestra la disposición de las impedancias en el modelado del transformador según Steimetz.

FIGURA 3.- Modelo Steimetz

III. CONCLUSIONES

Podemos decir que este trabajo nos da a conocer información para hacer las distintas pruebas en el transformador que vamos a construir, para constatar que posee pérdidas.

Pudimos concluir que haciendo la prueba del transformador al vacío estamos midiendo las pérdidas en las planchas del transformador y, en cambio; cuando hacemos la prueba del transformador a cortocircuito este nos da las pérdidas en el cobre del transformador.

IV. BIBLIOGRAFIA

CHAPMAN Stephen, Máquinas Eléctricas, 3^ra Edición, Editorial Nomos S.A.