Cap III - Transformador_Actualizado

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TECNOLOGÍA ELÉCTRICA II
EL TRANSFORMADOR
R0 G70 B122
R238 G238 B238
Mg. Ing. Rolando Seclen - M.Sc. Ing. George Mundaca
M.Sc. Ing. George Mundaca
Es un dispositivo que transforma corriente alterna de alto voltaje y baja corriente en corriente alterna de bajo voltaje y alta corriente y viceversa, sin cambiar la frecuencia.
Utiliza el principio de inducción entre bobinas (experimentado en el laboratorio: una de las bobinas hace las veces del imán, y la otra, aquella en la cual se induce voltaje - corriente)
EL TRANSFORMADOR
PRINCIPIO DE OPERACION
Se basa en el principio de MUTUA INDUCCION (Ley de Faraday): Una f.e,m. se induce en una bobina cuando cambia la corriente en otra bobina cercana
Transmisión de grandes cantidades de energía eléctrica en alto voltaje desde los centros de generación a los centros de consumo.
	 Uno de sus usos más importantes y que dio origen a su 	desarrollo
	Potencias en el orden de miles de millones de watts (1000 	MW)
USOS…..desde los muy grandes
http://old.weg.net/us/Products-Services/Generation-Transmission-and-Distribution-of-Energy/Transformers/Power-Transformers
http://www.hyosungpni.com/eng/product/PowerSystems/Transformer/PowerTransformer_03.jsp
Radio frecuencia 
	 Operan con corrientes a muy altas frecuencias (millones de Hertz), acoplados a antenas de los radiorreceptores para captar las señales de las emisoras de radio, que luego serán amplificadas y convertidas en señales audibles.
	Potencias en el orden de los watts
USOS…..hasta los muy pequeños
Sintonizador RF
Planta de generación
Transformador elevador
Línea de transmisión de alto voltaje
Transformador reductor (subestación)
Transformador reductor (urbano)
SISTEMA ELÉCTRICO
El transformador es una maquina eléctrica estática que permite la transferencia de energía entre dos circuitos eléctricos, sin que haya una conexión eléctrica.
El transformador
Disposición constructiva de un transformador
El transformador está constituido por tres elementos:
Un núcleo magnético de bajas pérdidas construido con chapas de acero.
Dos bobinas de alambre de Cobre, denominadas “devanados” 
Esquema de un transformador
Circuito primario (FUENTE)
U1, I1, E1, S1 ...
Circuito secundario (CARGA)
U2, I2, E2, S2 ...
No existe conexión eléctrica entre ellos
¿Cual es el primario?
¿Cual es el secundario?
Supongamos que es un transformador de 220V/27V
El Transformador
Principio de Funcionamiento
Las bobinas del transformador tiene resistencias despreciables, R1=0 y R2=0.
El núcleo es de un material magnético perfecto.
Trabaja en “vacío”
No hay Z2
Aparece una tensión E2
El Transformador : Principio de Funcionamiento
Las bobina del primario (es una bobina en el circuito) que crea un campo magnético cuyo flujo queda encerrado.
El núcleo es de un material magnético perfecto.
UNIDAD I: Corriente Alterna
El transformador en vacío es una bobina con núcleo de material magnético.
El Transformador : Principio de Funcionamiento
En el secundario aparece una tensión inducida E2
La corriente en el primario ha creado un campo magnético, cuyo flujo induce una tensión en ambas bobinas.
El Transformador : Principio de Funcionamiento
“a” es la relación de transformación de las tensiones del transformador.
a <1 es elevador
a >1 es reductor
a = 1 es un separador 
El Transformador : Principio de Funcionamiento
Si se conecta una carga en el secundario.
Es alimentada por E2 y circula la I2.
El transformador recibe energía de la fuente y la transfiere hacia la carga conectada en el secundario.
El Transformador : Principio de Funcionamiento
La carga es alimentada por el transformador.
El Transformador : Principio de Funcionamiento
S2
S1
El transformador entrega la potencia S2 requerida por la impedancia de carga S2. Y la fuente entrega la potencia S1 al transformador. 		S1 = S2
El Transformador : Principio de Funcionamiento
Relación de transformación de las corrientes 
El Transformador : Principio de Funcionamiento
El Transformador : Principio de Funcionamiento
El trafo y la carga Z2 se “reflejan” como una impedancia Z1 en el primario.
El Transformador : Principio de Funcionamiento
Relación de transformación de las impedancias 
El Transformador : Principio de Funcionamiento
El transformador real
El Núcleo Real 
El núcleo del transformador se representa como una Resistencia (rc) y una reactancia inductiva (Xm).
Rc representa las pérdidas de calor por corrientes parásitas e histéresis.
Xm representa la magnetización del núcleo.
El transformador real
Las Bobinas Reales
Las bobinas están formadas por alambres con resistencias R1 y R2 respectivamente.
En las bobinas se produce dispersión de flujo, que se representa como X1 y X2
La dispersión de flujo se produce en los dos devanados.
El Transformador Real
El Circuito Equivalente
El núcleo se representa por lo general en el primario.
Los devanados pueden ser representados en forma separada o referidos a un mismo lugar.
Usualmente, se considera despreciable el efecto del núcleo y se pueden definen los valores de la resistencia total equivalente de perdidas en el cobre (Req1) y la reactancia total equivalente de dispersión (Xeq1).
Simplificación del circuito equivalente
Simplificación del circuito equivalente
El traslado de las cargas simplifica los cálculos.
Ahora el circuito del transformador se ha reducido, al trasladar las impedancias del secundario al circuito primario.
¿Es lo único que podemos hacer?
Simplificación del circuito equivalente
En este caso, se dice que hemos trasladado la carga del transformador (Z2) al primario, dejando al transformador ideal sin carga.
¿Es lo único que podemos hacer?
Simplificación del circuito equivalente
En este caso, se dice que “todo” el circuito del transformador se ha trasladado al primario.
Y el transformador “ideal” ha desaparecido, quedando solo sus efectos (el a2Z2 y su corriente I1 carga)
Simplificación del circuito equivalente
Circuito equivalente referido al secundario
En este caso todos los componentes del circuito primario del transformador se trasladan al secundario.
Circuito equivalente referido al secundario
Todo el circuito del transformador se traslada al secundario, usando la relación de transformación de las impedancias.
Eficiencia del transformador
Es la relación entre la potencia activa que entrega el transformador y la potencia activa que se le suministra al transformador.
O simplemente potencia de salida entre la potencia de entrada al transformador.
Permiten conocer los parámetros del transformadores y con ello definir su circuito equivalente.
Ensayos de transformadores
Son 2:
Ensayo en vacío.
Ensayo en cortocircuito.
Se definen condiciones de ensayo y se realizan mediciones de tensión, corrientes y potencias.
Ensayo en vacío – Principales datos
Ensayo en vacío - Procedimiento
Ensayo en cortocircuito – Principales datos
Ensayo en cortocircuito - Procedimiento
EJEMPLO 1
Un sistema de potencia monofásico consta de un generador de 480 V y 60 Hz que suministra potencia a una carga a través de una línea de transmisión de impedancia .
A) ¿cuál será el voltaje en la carga? ¿Cuáles serán las pérdidas en la línea de transmisión?
 
Planta de generación
Transformador elevador
Línea de transmisión de alto voltaje
Transformador reductor (subestación)
Transformador reductor (urbano)
SISTEMA ELÉCTRICO
B) Cuál será ahora el voltaje de la carga? ¿Cuáles serán las pérdidas en la línea de transmisión?
Transformador elevador 
Transformador reductor 
 
 
 
	Sin Transformadores
	
	
	Con transformadores
	
	
EJEMPLO 2
Un sistema de potencia contiene un generadorde que esta conectado a un transformador elevador ideal de , a una línea de transmisión, a un transformador reductor ideal de y a una carga. La impedancia de la línea de transmisión es de y la impedancia de la carga es de . 
Determine la potencia suministrada a la carga en el sistema
 
Especifique la potencia perdida en la línea de transmisión.
+
Mg. Ing. Rolando Seclen
rolando.seclen@udep.pe
 +
M.Sc. Ing. George Mundaca
george.mundaca@udep.pe
Z
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TRANSFORMADOR
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1 carga
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2
I
1 carga
Si la corriente que va
al transformador ideal
es CERO, entonces
podemos eliminarlo.
2
U
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1
E
2
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2
R
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X
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X
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Salida
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P
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P
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