3 TRANSFORMADOR REAL

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TRANSFORMADOR REAL 
C.F.P. NUEVO CHIMBOTE
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INTRODUCCION 
Cuando una maquina funciona según sus valores nominales se dice que funciona a régimen nominal o a plena carga. El funcionamiento real de una maquina habitualmente es distinto al régimen nominal
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En un transformador real hay que tener en cuenta la resistencia y reactancia de los devanados además de las perdidas en el hierro del circuito magnético, se puede decir que es el transformador con pérdidas de energía.
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IMPEDANCIA
La impedancia de un circuito o de un componente representa la cantidad de ohm con la cual se opone a la circulación de corriente. Es la suma vectorial de la resistencia más la reactancia. La impedancia es un número complejo. La parte real es la resistencia del circuito y la parte imaginaria la reactancia. La unidad de la impedancia es el ohm Ω y la letra que la representa es la Z.
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REACTANCIA INDUCTIVA
Es la propiedad que tiene un material para inducir un voltaje en él; cuando se encuentra un cambio en el flujo de corriente dentro del mismo. El símbolo de la inductancia es (L). Un inductor ideal tiene valor de resistencia cero.  
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PÉRDIDAS
Es debida principalmente a tres causas siguientes: corrientes de Foucault, Histéresis y la pérdida por efecto Joule (i 2 R)
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Pérdidas en los bobinados (Cobre).
Pérdida por efecto Joule (I2R) También, se le llama pérdidas en el cobre, por el hecho de que la energía se pierde debido a la circulación de corriente en los bobinados.
Este tipo de perdidas es conocido también como perdidas variables, porque dependen del estado de carga del transformador.
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Perdidas en el núcleo.
Las corrientes parásitas de Eddy Foulcault. 
Son pequeñas corrientes en corto circuito, inducidas en el núcleo por el flujo magnético alterno. Dichas corrientes son reducidas por la laminación del núcleo
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La Histéresis.
Es el retraso de la imantación de un cuerpo magnético respecto de las variaciones de un campo magnetizante. El retraso produce pérdidas de energía en el núcleo que en unión a las de Foucault constituyen las pérdidas en el hierro. Las pérdidas por histéresis se reducen al mínimo con el uso de aleaciones de acero con un 3% a 5% de silicio y un espesor promedio de 0.35 mm
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ENSAY0 EN VACÍO DEL TRANSFORMADOR.
Por el devanado conectado circulara una corriente de intensidad Iv de pequeño valor (En los transformadores de gran potencia es del orden del 5 % de la intensidad nominal, mientras que en los de pequeña potencia es del 25%). 
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La potencia perdida en el devanado conectado es, en los transformadores grandes, despreciable; por lo que la potencia consumida en el ensayo Pv es la necesaria para cubrir las pérdidas de potencia del circuito magnético Pfe, Pv=Pfe La relación de transformación. Como el devanado tiene una gran reactancia, la Corriente absorbida en vacío va retrasada cerca de un cuarto de periodo (90°) respecto a la tensión aplicada
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Problema 1: Un transformador monofásico se ensaya en vacío conectándolo por uno de sus devanados a una red alterna senoidal de 220 V, 60 Hz.
Un amperímetro conectado, a este devanado indica 0,65 A y un vatímetro 48 W. Un voltímetro conectado, al otro, devanado indica 400 V. Calcular: 
Relación de transformación. 
Factor de potencia en vacío
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SOLUCIÓN. 
a. La relación de transformación será:
b. La potencia consumida en vacío 
El factor de potencia en vacío: 
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Problema 2
Un transformador monofásico de 10 kVA y relación de transformación 5000/240 V, se conecta a una tensión alterna senoidal de 240 V, 60 Hz para el ensayo en vacío. Consume una corriente de intensidad 1,5 A y una potencia de 70 w. Calcular el factor de potencia en vacío.
Solución: 0, 194
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ENSAYO EN CORTOCIRCUITO DEL TRANSFORMADOR.
Se efectúa conectando uno de los devanados en cortocircuito, (generalmente el de baja tensión) y aplicando al otro una tensión de pequeño valor Vcc de forma que por los devanados circule corriente con su intensidad nominal In. 
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La tensión de cortocircuito Vcc se suele expresar en tanto, por ciento del valor nominal Vn. 
La potencia consumida en el ensayo Pcc es la necesaria para cubrir las pérdidas de potencia en los devanados Pcu a la carga nominal.
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La resistencia Rcc, impedancia Zcc y reactancia Xcc, de cortocircuito que presenta el transformador, desde el devanado conectado a la tensión de ensayo, se determinan de la forma siguiente:
La tensión porcentual de cortocircuito ucc , y sus componentes activa uR , y reactiva ux , se calculan de la forma siguiente:
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Problema 01:
Un transformador monofásico de 10 kVA, 6000/230 V, 50 Hz se ensaya en cortocircuito conectándolo a una fuente de tensión regulable por el lado de alta tensión. El esquema del ensayo e indica en la figura y siendo la indicación de los aparatos 250 V, 170 W y 1,67 A. 
Calcular: 
Intensidad nominal en alta tensión. 
Tensión porcentual de cortocircuito. 
Resistencia, impedancia y reactancia de cortocircuito. 
d) Caída de tensión porcentual en la resistencia y reactancia. 
e) Factor de potencia en el ensayo en cortocircuito
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Solución:
a) Intensidad nominal en alta tensión. 
b) Tensión porcentual de cortocircuito. 
El ensayo esta realizado a la intensidad nominal.
c) Resistencia, impedancia y reactancia de cortocircuito.
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d) Caída de tensión porcentual en la resistencia y reactancia.
La impedancia de cortocircuito
La reactancia de cortocircuito. 
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e) Factor de potencia en el ensayo en cortocircuito
La caída de tensión porcentual en la reactancia.
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REGULACIÓN DE TENSIÓN
La regulación de voltaje es una medida de la variación de tensión de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante varía de cero a un valor nominal La regulación de un transformador puede determinarse cargándolo de acuerdo con las condiciones requeridas a la tensión nominal y midiendo la elevación de tensión secundaria cuando se desconecta la carga. La elevación de tensión, expresada como porcentaje de la tensión nominal, es la regulación porcentual del transformador. Este ensayo se realiza raras veces, debido a que la regulación se calcula fácilmente a partir de las características de impedancia medidas
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DISPOSITIVOS DE REGULACIÓN DE TENSIÓN.
Para regular la tensión secundaria del transformador, se dispone en el devanado de alta tensión de un conmutador que permite cambiar el número de espiras mediante varias tomas. La conmutación de espiras se efectúa sin tensión o en vacío y permite variar la tensión en ± 5 %. En transformadores de gran potencia se utiliza un regulador en carga, por medio de un motor que automáticamente conmuta las espiras. Se consigue una variación de tensión de ±20%.
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Los taps se encuentran en el primario del transformador, usualmente se localizan en el frente de los embobinados en una unidad ventilada. El propóstio del tap es proporcionar al usuario puntos de conexión en el embobinado del primario para compensar si hay mala calidad en el voltaje de entrada/alimentación.
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EFICIENCIA EN EL TRANSFORMADOR.
La magnitud de la energía perdida en un transformador determina su rendimiento, que varía según la carga. Siendo las pérdidas en el núcleo aproximadamente las mismas en vacío y a plena carga del transformador, porque son siempre proporcionales a la corriente magnetizan te y al flujo.
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Ejemplo 1
Un transformador monofásico de 500 KVA., 6 000/230 V, 50 Hz se comprueba mediante los ensayos de vacío y cortocircuito.EI ensayo en cortocircuito se realiza conectando el primario a una fuente de tensión regulable, alterna senoidal de frecuencia 60 Hz.
Los datos obtenidos en el ensayo son: 300 V, 83,33 A, y 8,2 kW. 
El ensayo en vacío se realiza conectando el secundario a una tensión alterna senoidal, 230 V, 60Hz siendo el consumo de potencia de 1,8 kW.
Calcular: 
Rendimiento a plena carga, con carga inductiva y factor de potencia 0,8. 
Rendimiento a media carga con igual factor de potencia 
Potencia aparente de rendimiento máximo. 
Rendimiento máximo con factor de potencia unidad.
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Solución:
a) La intensidad nominal en alta tensión
El ensayo en cortocircuito fue realizado a la intensidad nominal.
La potencia suministrada
Rendimiento a plena carga
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b) Las perdidas en el cobre varían en proporción directa al cuadrado de la Potencia aparente suministrada
Las pérdidas en el cobre a media carga 
La potencia suministrada a media carga
El rendimiento a media carga
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c) El rendimiento máximo se verifica para una potencia suministrada a la cual las perdidas en el cobre son igual a las del hierro 1,8 kW.
La potencia aparente de rendimiento máximo
d) Con rendimiento máximo Y factor de Potencia 1
El rendimiento máximo
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