Perdidas de potencia y eficiencia en los transformadores monofásicos
- Introducción
- Método práctico para medir las
pérdidas en el hierro de un
transformador - Método para determinar las
pérdidas en el cobre - Midiendo la resistencia de los
bobinados - Rendimiento de un
transformador - Conclusiones
- Bibliografía
Introducción
Como ya aviamos mencionado anteriormente un
transformador no es más que una maquina eléctrica
que convierte cierta tensión que ingresa al transformador
ya se aumentándola o disminuyéndola a la salida
pero estas maquinas eléctricas no son ideales es decir
tienen perdidas de potencia y eficiencia debido algunos factores
que se mencionara a continuación
Las pérdidas en un
transformador
Ninguna maquina eléctrica es ideal,
es decir siempre tienen algún tipo de perdida al realizar
un trabajo, siendo estas estáticas o
dinámicas
En el caso del transformador estas
pérdidas son estáticas
En un trasformador se producen perdidas
esencialmente por las siguientes causas:
por ciclos de
histéresispor corrientes parasitas (corrientes de
Foucault)
(Estas dos llamadas también perdidas
en el hierro)
pedidas en el cobre del
bobinado
Perdidas en el
hierro
Como se menciono anteriormente de forma
breve las perdidas en el hierro son las perdidas por
histéresis y por corrientes parasitas
Las corrientes parasitas se
producen en cualquier material conductor cuando se encuentran
sometidos a una variación de flujo magnético, como
los núcleos de los transformadores están hechos de
materiales magnéticos y estos materiales son buenos
conductores se genera una fuerza electromotriz inducida que
origina corrientes que circulan en el mismo sentido dando lugar a
el denominado efecto Joule
Las perdidas por corrientes parasitas dependerán
del material con el que está construido el núcleo
magnético del transformador
Para reducir en parte estas pérdidas de potencia
es necesario que el núcleo del transformador que esta bajo
un flujo variable no sea macizo, es decir el núcleo
deberá estar construido con chapas magnéticas de
espesores muy delgados, colocadas una enzima de otra y aisladas
entre si
Al colocar las chapas magnéticas lo que
conseguimos es que la corriente eléctrica no pueda
circular de una chapa a otra y se mantenga independientemente en
cada una de ellas con lo que se induce menos corriente y
disminuye la potencia perdida por corrientes parasitas o
corrientes de Foucault
En la imagen 1 podemos observar primero
un flujo en un núcleo macizo y por consiguiente una gran
cantidad de pérdidas de energía que derivaran en
perdidas inevitables de potencia
En cambio en la siguiente imagen podemos observar la
función de las chapas en el núcleo reduciendo las
corrientes inducidas y por lo tanto menos perdidas de
potencia
En la siguiente tabla (tabla 1) se
expresa las características de construcción los
valores magnéticos para determinar las pérdidas de
potencia en el hierro en función del espesor, la
aleación y la inducción
Para realizar un cálculo
numérico de las perdidas en el hierro por las corrientes
parasitas recurrimos a la siguiente formula:
La histéresis
magnética es el fenómeno que se produce
cuando la imantación de los materiales ferro
magnéticos no solo depende del flujo magnético,
sino de los estados magnéticos anteriores.
En el caso de los transformadores al
someter un material magnético a un flujo variable se
produce una imantación que se mantiene al cesar el flujo
variable, lo que provoca una perdida de energía
En la imagen 2 podemos ver
de una forma más clara lo que se trata de
explicar
De igual forma que en las corrientes
parasitas el ciclo de histéresis dependerá
esencialmente del tipo de material
Para calcular numéricamente las
perdidas por histéresis podemos usar la siguiente
igualdad
Y por lo tanto se puede concluir que las
perdidas en el hierro son la suma de las perdidas por ciclos de
histéresis y las perdidas por corrientes
parasitas
Perdidas en el
cobre
Es la suma de las potencias pérdidas
en los bobinados de un transformador. Se deben a la
disipación de calor que se producen en los devanados. El
valor de esta potencia depende del cuadrado de las intensidades
de corriente de carga y a la resistencia de los bobinados, la
cual varía mucho desde el funcionamiento en vacío a
plena carga.
Estas pérdidas las podemos calcular
numéricamente atreves de la siguiente
fórmula:
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