1

Oil tank

Coolingradiators

High voltagebushing

Low voltagebushing

Transformadores

Profesor: Ing. César Chilet

2

Principio del Transformador

• La bobina primaria crea un flujo magnético variable, que circula por el núcleo.

• El flujo magnético variable enlazado por el devanado secundario induce la tensión que aparece entre sus bornes.

ZU1

I1

U2

I2

2

3

Definición

• Es un dispositivo el cual mediante inducción

electromagnética transforma tensiones y

corrientes eléctricas alternas o pulsantes entre

dos o más devanados a la misma frecuencia y,

usualmente, a valores diferentes de tensión y

corriente.

4

Propiedades del transformador

• Aislar el circuito del

primario del

secundario.

• Generalmente eleva o

reduce el nivel de

tensión.

3

Función

• Mediante el circuito

magnético, sirve

como medio de

transporte para la

potencia y la

energía,

suministrada por la

fuente hacia la carga

• El transformador,

permite que los sistemas

de: generación,

transmisión, distribución

y utilización, operen a

los niveles de tensión

adecuados (eficiencia y

seguridad)5

Transformador ideal

4

7

Hipótesis básicas

• Flujo varía senoidalmente.– Régimen permanente senoidal.

• Núcleo con µ infinita.– No es necesaria ninguna Fmm

para magnetizar el núcleo.

– Todo el flujo está confinado dentro del núcleo, no esxisten inductancias de dispersión.

• Arrollamiento ρ con nula.– Resistencias de los devanados

es nula.

8

Relaciones de tensión I

• De este modo las tensiones inducidas son iguales a las tensiones en los terminales.

• Se sabe además que:

• Reemplazando (2) en (1)

(1)

(2)

(3)

5

9

Relaciones de tensión II

• En régimen permanente senoidal se tiene entonces que:

• O sea, además de la relación de módulo, las tensiones terminales están en fase.

(4)

Relación de transformación

• Es la razón entre la tensión nominal del devanado primario U1 y la tensión de vacío en terminales del devanado secundario U2.

2

1

ciónTransforma

deRelación

U

Ua =

6

11

Relación de corriente I

Ley de Ampere.

• H: es la intensidad de campo magnético e • ienv: es la corriente recorrida, también llamada

fuerza magnetomotriz FFFFmm.

• Como H y llll poseen la misma dirección y sentido, entonces:

(5)

(6)

12

Relación de corriente II

• En el transformador ideal: ⇒ µµµµ = ∞,

• No existe necesidad de FFFFmm para crear el ΦΦΦΦen el núcleo.

• Si la reluctancia RRRR = 0 (porque µµµµ es infinita ), no existe necesidad de fuerza magnetomotriz FFFFmm para la existencia del flujo ΦΦΦΦ.

7

13

Relación de corriente III

• Considerando la ecuación (6) FFFFmm= 0, resulta que, en régimen permanente senoidal,

• o sea, la relación de corriente NI va a ser dada por:

14

Relación de potencia I

• Potencia de salida (S2).

• O sea

• De ésta forma, la relaçión de potencia NS es unitaria

• De (7) tenemos

(7)

(8)

8

15

Representación del circuito de un transformador ideal

16

Impedancia referida a uno de los lados del transformador I

• Sea la impedancia de carga Z2, por la ley de Ohm se tiene que.

• Expresando Z2 en términos de las magnitudes del lado 1.

• o sea

(9)

9

17

Impedancia referida a uno de los lados del transformador II

• De la ecuación (9), Z’2 se denominada impedancia del secundario referida al, primario (lado 1). Se muestra la impedancia Z2 referida al primario.

(10)

Circuito equivalente de un transformador real

10

19

Consideraciones iniciales I

• Flujo varía senoidalmente (RPS);• Núcleo con µ finita

– Va a ser necesaria una corriente (fuerza Va a ser necesaria una corriente (fuerza Va a ser necesaria una corriente (fuerza Va a ser necesaria una corriente (fuerza magnetomotriz) para magnetizar el núcleo, magnetomotriz) para magnetizar el núcleo, magnetomotriz) para magnetizar el núcleo, magnetomotriz) para magnetizar el núcleo, denominada corriente de magnetización.denominada corriente de magnetización.denominada corriente de magnetización.denominada corriente de magnetización.

– Van a existir flujos de dispersión, Van a existir flujos de dispersión, Van a existir flujos de dispersión, Van a existir flujos de dispersión, representados por inductancias de dispersión.representados por inductancias de dispersión.representados por inductancias de dispersión.representados por inductancias de dispersión.

• Arrollamientos con ρ no nula– Los arrollamientos poseen resistencias.Los arrollamientos poseen resistencias.Los arrollamientos poseen resistencias.Los arrollamientos poseen resistencias.

20

Consideraciones iniciales II

Núcleo magnético. • Existen fenómenos propios de éstos materiales,

(saturación, histéresis y pérdidas debido a las corrientes de Foucault o parásitas - eddy currents).

11

21

Consideraciones iniciales II

R1, R2 ⇒ resistencias de los arrollamientos 1 e 2

X1, X2 ⇒ reactancias de dispersión de los arrollamientos 1 e 2

Ra ⇒ resistencia que representa a las pérdidas en el fierro (α V 2 )

Xm ⇒ reactancia que representa la corriente de magnetización

22

Circuito equivalente de un transf real con impedancias referidas al primario

12

23

Circuito Equivalente de un transformador real despreciando el

circuito de excitación

24

El transformador con carga

• Según el tipo de carga la tensión en los terminales de salida del transformador disminuye o aumenta.

C

R

L

I2 (A)

E2 (V)

E20

E20=TENSIÓN EN EL SECUNDARIO EN VACÍO

IPC=CORRIENTE DE PLENA CARGA

IPC

13

25

Conceptos técnicos

• Pérdida sin carga (PFE)• Pérdida de carga (Pcu)• Corriente sin carga (lo)• Tensión de cortocircuito (uCC%)• Regulación de tensión para una condición de carga

especificada (UREG%)• Rendimiento

26

Ensayos de Vacío

• Ensayo de pérdida y corrientes sin carga, con tensión y frecuencia nominales

14

27

Ensayo de cortocircuito

• Medición de la tensión de cortocircuito. • Para efectuar este ensayo, uno de los devanados del

transformador se pone en corto y se aplica al otro devanado una tensión a frecuencia nominal tal que circulen las corrientes nominales por los devanados.

Tensión de cortocircuito

• Es la tensión que se le debe aplicar al devanado de baja tensión a fin de que circule la corriente nominal, estando el devanado de alta en cortocircuito.

U

V

W

u

v

w

A

IN

V

15

Tensión de cortocircuito

• Esta tensión se suele expresar como porcentaje de la tensión nominal. Es decir:

uU

UCCCC

N(%)

= ⋅100

Corriente de cortocircuito

• La máxima corriente de cortocircuito se determina a partir de :

CC

NMAXCC u

II =−

BARRAINFINITA

A

B

60/10 KV14 MVA (17,5 MVA)

8,16%

ICC-MAX