Perdidas de potencia y eficiencia en los transformadores monofásicos (página 2)

También en este ensayo mencionaremos
los métodos prácticas para medir las perdidas en un
transformador

Método
práctico para medir las pérdidas en el hierro de un
transformador

Método de prueba al
vacio

Al usar este método a través
de la medición de la tensión, intensidad de
corriente y potencia solamente en el bobinado primario y dejando
el bobinado secundario abierto es decir el bobinado secundario no
será recorrido por ninguna intensidad y de esta manera
obtenemos directamente la potencia perdida en hierro

Las perdidas en el hierro las podemos medir
fácilmente, leyendo la entrada en vatios por medio de un
vatímetro.

Imagen 3

Es conveniente controlar la tensión
aplicada al bobinado del transformador por ejemplo usando un
autotransformador variando la tensión desde cero hasta el
valor de la tensión nominal

Método
para determinar las pérdidas en el cobre

METODO DEL CORTO CIRCUITO

Con este método en corto circuito
conseguimos las intensidades nominales en los dos bobinados,
aplicando una pequeña tensión al bobinado primario
y cortocircuitando el bobinado secundario con un
amperímetro (como se indica en la siguiente
figura)

Imagen 4

El método consiste en aplicar
progresivamente una tensión voltio a voltio, hasta llegar
a las intensidades nominales en los bobinados

La tensión aplicada, una vez
alcanzada la intensidad nominal en el secundario, recibe el
nombre de tensión de corto circuito. Esta tensión
supone un valor bajo con respecto a la tensión nominal
aplicada al transformador cuando está en carga

Estas pérdidas las podemos
determinar directamente con el vatímetro
conectándolo en el bobinado primario

Midiendo la
resistencia de los bobinados

Se aplica a cada devanado un voltaje de
corriente continua de valor bajo, por ejemplo 120 Voltios, se
mide la corriente y el voltaje del devanado en cuestión,
se aplica la ley
de Ohm y se obtiene la resistencia efectiva en C.C, se multiplica
por 1.1 para obtener la resistencia efectiva a la C.A.

De esta manera tenemos la corriente y la
resistencia que tiene cada debando y podemos determinar la
potencia perdida

Imagen 5

Rendimiento de un
transformador

El rendimiento de un transformador se
define como la relación entre la potencia de salida y la
potencia absorbida de la red por el transformador

Para determinar el rendimiento de un
transformador de una madera rápida y directa podemos medir
con un vatímetro la potencia del bobinado primario y de
igual forma con otro vatímetro la potencia del bobinado
secundario, de tal forma que el rendimiento del transformador
vendrá determinado por el coeficiente que resulte entre
estos dos valores

Otra manera de calcular la eficiencia en un
transformador es determinado el cociente de la potencia de salida
y la potencia de entrada, sumándole las perdidas en el
cobre y en el hierro

DISEÑOS PARA EVITAR
PÉRDIDAS

Anteriormente se menciona que para evitar
las corrientes parasitas y reducir en cierta forma las
pérdidas de potencia se utiliza chapas muy delgadas en el
núcleo, pero como debe ser estas chapas?

El tipo de chapas más utilizado es
el que adopta la forma de E, tal como se puede apreciar en la
figura 6

Imagen 6

De igual forma en la
figura6 podemos observar la manera de armar o
construir el núcleo. Al construir de esta manera en
núcleo aprovechamos casi es su totalidad el flujo
magnético, evitándose las pérdidas por
dispersión, este núcleo recibe el nombre de
"núcleo acorazado". La forma correcta de armar un
transformador consiste en montar las chapas, en forma invertida,
una con respecto a la siguiente, según se observe en la
figura. De esta forma se evita el entrehierro o espacio de aire
que como hemos podido comprobar en nuestro estudio son un grave
problema ya que disminuyen la permeabilidad magnética del
circuito, lo cual se traduce en una pérdida en la
intensidad o densidad del campo magnético, que. Lo cual
desemboca en pérdidas de potencia

A continuación se muestra una tabla
con las medidas de chapas disponibles en el mercado con su
respectiva explicación grafica

Efectos de la
temperatura

Como he mencionado varios veces en este
ensayo gran parte de las pérdidas que tienen los
transformadores se convierten en energía
calorífica, por eso se menciona en este punto cómo
reaccionan los materiales ferro magnéticos a cambios en la
temperatura

La energía térmica hace que
los dipolos magnéticos de un material
ferromagnético sufran una desalineación en su
configuración normal.

Imagen 8

Al llegar a un límite de temperatura
el ferromagnetismo de los materiales ferromagnéticos
desaparece completamente, y el material se toma
paramagnético. Esta temperatura se denomina
temperatura de Curie

En la siguiente tabla se indica el valor de
la temperatura de Curie para algunos materiales

Tabla 3

Elección de materiales
magnético

Al construir un transformador y elegir el
material del núcleo debemos tener en cuanta algunos
aspectos, de esta manera optimizamos los recursos evitando
posibles perdidas

Materiales blandos

El uso de estos materiales está
centrado en núcleos para transformadores, motores,
generadores, equipos de comunicación de alta sensibilidad
debido a que son fácilmente imantar y desimantar,
presentando curvas de histéresis de apariencia estrecha
con bajos campos coercitivos y alta saturación, y teniendo
por tanto altas permeabilidades magnéticas (figura 9
a).

Propiedades magtiéticas de
materiales blandos

Tabla 4

Materiales duros

Los materiales magnéticos duros se
caracterizan por una alta fuerza coercitiva Hc y una
alta inducción magnética remanente Br; de
este modo, los ciclos de histéresis de estos materiales
son anchos y altos (figura 9 b)

Propiedades magnéticas
seleccionadas de materiales magnéticos
duros

Tabla 5

Imagen 9

Conclusiones

Al finalizar este ensayo puedo mencionar
las siguientes conclusiones

Las principales perdidas que existen en un
transformador monofásico son causadas por flujos de
histéresis, corrientes parasitas, y perdidas en el
cobre

Podemos reducir esta perdidas de potencia
en el transformador y mejorando su eficiencia tomando en cuanta
varios aspectos a la hora de la construcción de un
transformador tales aspectos pueden ser, el uso de chapas en el
núcleo, la selección adecuada del material
magnético a utilizar, entre otros

El transformador es una gran herramienta en
la vida humana, y si tomamos en cuenta los aspectos mencionados
en este ensayo a la hora de construir un transformador, tendremos
una maquina eléctrica con menos perdidas y con una alta
eficiencia optimizando nuestro trabajo y evitando perdidas
económicas

Bibliografía

Archivo PDF "estudios del transformador
monofásico", AUTOR NN

Pagina Web "Wiquipedia enciclopedia libre",
transformado monofásico

Pagina web "monografías.com"
materiales magnéticos

Pagina web"monografía.com"
diseño transformadores

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PDF "estudios del transformador monofásico", AUTOR
NN

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Salazar

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"monografías.com" materiales magnéticos

Tabla 5, 4,3 tomadas de Pagina web
"monografías.com" materiales magnéticos

Autor:

David Valencia Redrovan

Universidad Politécnica Salesiana

Cuenca – Ecuador