Como determinar la polaridad de un transformador
Para determinar la polaridad del transformador, se coloca
un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y
se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego
se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama.
Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o
si es menor el transformador es sustractivo.
¿Cómo se conecta un vatímetro?
Los vatímetros existentes en el laboratorio son analógicos
y disponen de una serie de terminales.
Los terminales K* y 0* corresponden con los comunes del
bobinado voltimétrico y amperimétrico del vatímetro, respectivamente. Por ello
tendrán que estar conectados entre si para tener la misma referencia.
El terminal L es el otro extremo de la bobina amperímetrica
y el terminal de tensión (125 ó 220 V) será el otro extremo de la bobina
voltimétrica.
La conexión que se ha de realizar para un correcto uso del
vatímetro será la siguiente:
El
siguiente esquema muestra el conexionado interno del vatímetro y su introducción
en la medida en un circuito: |
Existen dos terminales de tensión:
·
125 V: el vatímetro
nos dará la medida real de la potencia (coeficiente = 1).
·
220 V: el vatímetro
nos dará la mitad de la medida real (coeficiente = 0.5).
De esta manera ampliamos la escala de medida, permitiendo
obtener un rango mayor de potencia.
Conexión de transformadores
Las
conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de conexión. El grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos
arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes
a ambos arrollamientos. Cada grupo se identifica con una cifra o índice de
conexión que multiplicada por 30º, da como resultado el desfase en retraso, que
existe entre las tensiones del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respecto al
primario del transformador en cuestión.
Estudio
de la transformación trifásica en conexión estrella-estrella (Yy) con
arrollamiento terciario
La
conexión estrella – estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por
fase del transformador, pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están
equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento
terciario el cual está conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre
sí mismo. Las fuerzas magnetomotrices, primaria y secundaria, debidas a esta
sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los flujos
adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas
desequilibradas.
El
devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la
tensión más conveniente. Puede alimentar los circuitos de control y las instalaciones auxiliares en
las estaciones transformadoras.
Estudio
de la transformación trifásica en conexión triángulo estrella (Dy)
Existen
cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella secundaria:
·
Desfase de 30º (Dy1).
·
Desfase de 150º (Dy5).
·
Desfase de -30º (Dy11).
·
Desfase de -150º (Dy7).
De
estos grupos de conexión se utilizan en la práctica el Dy5 y el Dy11. Este
sistema de conexión es el más utilizado en los transformadores elevadores de
principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso de
cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos por
el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en
las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es
posible aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución
para alimentación de redes de
media y baja tensión con cuatro conductores.
Problemas
1.-
Se
tiene un transformador monofásico de
las siguientes características, 15KVA, 50Hz,
N1 = 1500 espiras, N2 = 150 espiras, R1=
2,7Ω, R2 = 0,024Ω , X1 =
9,1Ω, X2 = 0,088Ω.
Suponiendo que la tensión en el
secundario es de 230V funcionando a plena carga con factor de potencia de 0,8
en retraso, calcular:
a) La
tensión en el primario del transformador en las condiciones definidas
b) La regulación
Solución
a)
V1 =
2397,36 voltios
b)
Є = 0,0406
2.- Un
transformador monofásico de distribución de 5 KVA, 50 Hz tiene una relación de
transformación de 2300/230 voltios, las pérdidas en el hierro en vacío son de
400W, la corriente de vacío de 0,3A, la
resistencia del devanado primario 5Ω y su reactancia de dispersión de 25Ω .
Calcular:
a)
El factor de potencia impuesto por el transformador en vacío
b)
La tensión en el secundario en vacío, si la tensión aplicada
en primario es de 2300 voltios.
Solución
a)
cos φv = 0,58
b)
V2 = 229,3
3.- Un
transformador monofásico de 100KVA, 6600/330V, 50Hz, consumió 10A y 436W a 100V
en una prueba de cortocircuito, estas cifras están referidas al lado de A.T.
Calcular:
a)
la tensión que debe aplicarse en el lado de A.T., a plena
carga con factor de potencia 0,8 en retardo si
la tensión necesaria a la salida debe ser 330voltios.
Solución
a) V1
= 6735 voltios
4.-
El
rendimiento de un transformador monofásico de 6600/384, 200KVA, es de 0,98
tanto para plena carga como para mitad de carga (mitad de potencia) y cosφ la
unidad en ambos casos.
El factor de potencia impuesto por el
transformador en vacío es de 0,2 y la regulación a plena carga con un factor de
potencia en la carga de 0,8, en retardo, es del 4%.
Calcular:
a)
Los parámetros de la rama serie reducidos a secundario
b)
Los parámetros de la rama paralelo reducidos a secundario
Solución
a) Req2 = 9,96 . 10-3 ; Xeq2
= 0,035
b) Rp/ m2 =
107Ω ;
Xm/m2 = 22Ω
5.-
En
un transformador monofásico de 50KVA, 15000/380 voltios, las pérdidas en el
hierro y en el cobre a plena carga fueron 500 y 800 watios respectivamente.
Calcular:
a)
El factor de utilización óptimo
b)
La potencia aparente de máximo rendimiento
c)
Las pérdidas en el cobre y en el hierro para rendimiento
máximo
d)
El rendimiento máximo para f.d.p. unidad
Solución
a)
μ = 0,79
b)
Pmax(aparente) = 39,54 KVA
c)
Pcu = PFe = 500W para rendimiento
máximo
d)
ηmax = 0,97
Puesto que el transformador real tiene
impedancias en serie en su interior, su tensión de salida varía con la carga,
aún si la tensión de alimentación se mantiene constante. Para comparar
cómodamente los transformadores, en cuanto a esto, se acostumbra definir una
cantidad llamada Regulación de Voltaje (RV). La Regulación de Voltaje a plena
carga es una cantidad que compara el voltaje de salida del transformador en
vacío con el voltaje de salida a plena carga:
RV = (
VS,SC – VS,PC ) / ( VS,PC ) * 100 %
Puesto que en el vacío, VS = VP / a , la regulación de voltaje también
puede expresarse como:
RV = (
VP/a – VS,PC) / (VS,PC ) * 100 %
Si el circuito equivalente del transformador
está dado en sistema por – unidad, entonces la regulación de voltaje es:
RV = (
VP,PU – VS,PC,PU ) / ( VS,PC,PU ) * 100 %
Generalmente se considera conveniente tener
una regulación de voltaje tan pequeña como sea posible. Para un transformador
ideal, RV = 0 %. No siempre es aconsejable tener una regulación de voltaje
baja, aunque algunas veces los transformadores de impedancia y regulación de
voltajes altos se usan deliberadamente para reducir las corrientes de falla en
un circuito.
Para obtener la regulación de voltaje en un
transformador se requiere entender las caídas de voltaje que se producen en su
interior. Consideremos el circuito equivalente del transformador simplificado
de la figura 5. Los efectos de la rama de excitación en la regulación de
voltaje del transformador puede, ignorarse, por lo tanto que solamente las
impedancias en serie deben tomarse en cuenta. La regulación de voltaje de un
transformador depende tanto de la magnitud de estas impedancias como del ángulo
fase de la corriente que circula por el transformador. La forma más fácil de
determinar el efecto de la impedancia y de los ángulos de fase de la corriente
circulante en la regulación de voltaje del transformador es analizar el
Diagrama Fasorial, un esquema de los voltajes y corrientes fasoriales del
transformador.
Figura 5
En los diagramas siguientes, el voltaje
fasorial VS se supone
con un ángulo de 0° y todos los demás voltajes y corrientes se comparan con
dicha suposición. Si se aplica la ley de voltajes de Kirchhoff al circuito
equivalente de la figura 5 (b), el voltaje primario se halla:
VP / a = VS + REQ IS + j XEQ IS
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