EL TRANSFORMADOR MONOFSICO

Objetivos:Determinacin de los parmetros del circuito equivalente de un transformador monofsico para operacin a frecuencia y tensin nominales. Pronstico del comportamiento del transformador bajo carga, utilizando el circuito equivalente.Determinacin de las caractersticas de regulacin.

Fundamento TericoEl TransformadorSe llama transformador al convertidor inductivo esttico que consta de dos o ms devanados mutuamente fijos y acoplados inductivamente entre s donde el campo magntico es pulsante en su ncleo. El transformador est destinado para transformar los parmetros de la energa elctrica de corriente alterna (tensin, corriente, nmero de fases) mediante la induccin electromagntica.La energa elctrica de corriente alterna es suministrada al devanado primario del transformador desde una red que tiene un nmero de fases m1, una tensin de fase V1 y una frecuencia f1. A su vez es transmitida mediante un campo electromagntico al devanado secundario que tiene un nmero de fases m2, una tensin de fase V2 y una frecuencia f2. En la mayora de los casos con ayuda del transformador slo se convierten tensiones V2 V1 y las corrientes I2 I1 sin variar la frecuencia y el nmero de fases.Generalmente entre los devanados primario y secundario de un transformador no existe ninguna conexin elctrica y la energa se transmite de un devanado al otro mediante acoplamiento magntico existente entre ellos a travs de su ncleo ferromagntico, el cual facilita la conduccin del campo magntico. El autotransformador es una variedad particular de transformador, en el cual parte de la energa de la red primaria transmite a la red secundaria por un proceso elctrico mediante la conexin elctrica entre los devanados.El transformador como convertidor de energa elctrica tiene un empleo bastante amplio. Con ayuda de los transformadores se efecta la transmisin de la energa elctrica desde las centrales elctricas hasta sus consumidores. En dicha transmisin el nivel de la tensin debe incrementarse para poder tener corrientes pequeas, con lo cual se necesitara conductores de menor calibre, las estructuras de soporte de las lneas tambin son menos robustas y por ende ms econmicas, tambin las prdidas por efecto Joule tambin disminuyen. La frecuencia, las corrientes, tensiones, potencias y otros parmetros, referentes al rgimen de funcionamiento para el cual el transformador ha sido destinado por el constructor se llaman nominales. Los parmetros nominales se indican en el rtulo, el cual se fija al transformador.

Simbologa

Donde:P:primarioS:secundario

Circuito EquivalenteEl circuito equivalente de una maquina elctrica es aquel conjunto de elementos elctricos, tales como resistencias capacitancias, inductancias y fuentes de energa que unidas de cierto modo operen simulando el comportamiento de un equipo bajo determinadas condiciones de funcionamiento, es decir un circuito equivalente no predecir el comportamiento para cualquier valor de las seales de entrada, sino para el rango al cual se dise el circuito equivalente.

Transformador monofsico con ncleo real.La figura que se presenta a continuacin muestra un circuito equivalente para un transformador de ncleo de hierro en estado estable senoidal transfiriendo energa a la carga.

Circuito equivalente exacto de un transformador real reducido al primario.Determinacin de los Parmetros (condiciones nominales).La determinacin de los parmetros se realiza a condiciones nominales.Los parmetros a determinarse son: la impedancia equivalente referido al primario o al secundario, con sus componentes la resistencia y la reactancia equivalente; las resistencias y las reactancias de dispersin, la conductancia y la suceptancia de la admitancia de excitacin.Para determinar los parmetros del transformador, se requiere realizar las pruebas en laboratorio, como son:a) Prueba en corto circuito.b) Prueba en circuito abierto.

a) Prueba en Corto Circuito.

Esta prueba se realiza poniendo en cortocircuito el lado de baja del transformador y alimentando el otro lado (lado de alta) con una tensin pequea, muy inferior a la nominal, de tal manera que circulen por las bobinas las corrientes nominales. Esta tensin es la tensin de corto circuito (Vcc) y es del orden del 5% de la tensin nominal.

Circuito elctrico del ensayo de cortocircuito.

Circuito equivalente de cortocircuito y esquema fasorial de tensiones.

Se determinan los parmetros:R1, R2, X1l, X2l

Luego:

Adems:y

Donde:y

b) Prueba en Circuito Abierto o Vaco

Esta prueba se realiza manteniendo abierto el lado de alta del transformador y alimentando por el lado de baja con su tensin nominal. Al no haber corriente de carga, fluir solamente la componente de excitacin que puede medirse con un ampermetro. Al conectarse un vatmetro, este medir las prdidas en el hierro ya que las prdidas por el efecto de Joule en el cobre sern despreciables.

Esquema elctrico del ensayo de vaco.

Circuito equivalente en vaco y diagrama fasorial correspondiente.

Se determinan los parmetros: Rp y Xm.

Del circuito equivalente:

..................................................(1)

Pero como:............................................. (2)

(2) en (1); tenemos:

Luego:

Siendo:

Circuitos a utilizara) Circuito para el ensayo de vaco

b) Circuito para el ensayo de cortocircuito

Bibliografa Mquinas Elctricas, Jess Fraile Mora.