E)el*n 4illa-o, :erson :ualoto, Carlos C0an"o, :eo)ann* Cuascota, Eduardo $e La @astida, Uni)ersidad 4olit'cnica Salesiana !U4S#, uito B Ecuador
Anlisis de las &'rdidas de Cu * &'rdidas de 8e en un trans(orador tratarr el tema tema de un trasf trasfor ormad mador or real, real, Resume n – Al trata debe debemo moss toma tomarr en cuen cuenta ta los los fact factor ores es más más comu comune ness e importa importantes ntes que limitan limitan la eficienc eficiencia ia de un transfo transforma rmador dor.. Cuando el transformador trabaja en vacío o en carga tenemos una pérdida constante en su núcleo de hierro que no depende como como lo mencion mencionamo amoss anterior anteriorment mentee de su estado estado de carga. carga. Cuando Cuando el transfor transformad mador or trabaja bajo carga carga se prod produce uce un efecto llamado flujo de dispersi!n" que también se lo llama como perdidas en el bobinado del transformador, que depende de la carga a la cual esta conectada # de la fabricaci!n del transformador indistintamente de los conductores. $stos efectos son los más comunes al momento de tratar la eficiencia de un transfor transformad mador or,, e%isten e%isten también también varias varias caracte característ rísticas icas en un trasformador que resultan como perdidas # que al final limitan su trabajo.
Índices – Colocar hasta &' pala palabr bras as clav clavee (en (en orde orden n alfabé alfabétic tico) o) que que perm permita itan n iden identif tifica icarr el tema tema princ principa ipall del del artículo. "C*+A CA-*/ $/0A A-0$ $ $/C-12$/ 03 4$$541$54* 4$ */ 0$+A/ 63$ 7A8A+*/ 7$C7* *-9A:*-"
I. NOMENCLATURA Si el artículo lo requiere, antes de la introducción se debe colocar la noenclatura !este íte no es obli"atorio#. II. I NTRO$UCCI%N NTRO$UCCI%N Las &'rdidas de &otencia en un trans(orador &ro)een de datos u* i&ortantes al oento de &re&arar un estudio de car"a sea este &ara una +ona residencial o &ara un sistea de &otencia * distribución. Un trans(orador &ierde &otencia tanto en su ncleo coo en sus de)anados, estas &'rdidas se )en )en re(l re(lee-ad adas as en la e(ic e(icie ienc ncia ia del del is iso, o, &ara &ara qu quee el trans(orador entre"ue una &otencia adecuada a la car"a se debe controlar este ti&o de &erdidas las cuales sern tratadas a continuación. $ebeos conocer con e/actitud cules son las &otencias que "enera un tras(orador real, tanto en su eta&a de trans(oración coo en su eta&a de distribución o car"a. Este ti&o de anlisis se lo 0a 0ec0o sie&re al oento de iniciar un &ro*ecto el'ctrico, actualente * con las e-oras tecnoló"icas se 0a lo"rado disinuir estas &'rdidas de odo que el trans(orador traba-e en un ran"o de e(iciencia del 12 al 11 3, esto de&ende uc0o de su (abricación. III. 4ER$I$AS $E 4OTENCIA 4ara el estudio de estas &'rdidas se debe anali+ar cada uno 5
El a*or a"radeciiento a cada uno de los co&a6eros inte"rantes del "ru&o de traba-o de quinas el'ctricas del 7to seestre de la Uni)ersidad 4olit'cnica Salesiana, de la 8acultad de In"enierías, de la carrera In"eniería El'ctrica, &or el a&o*o brindado al desarrollo de este artículo. El a&o*o de cada uno de nuestros nuestros co&a6eros co&a6eros (ue (undaental (undaental &ara reali+ar la in)esti"ació in)esti"aciónn adecuada * necesaria en este &ro*ecto. Un reconociiento al in"eniero "uía * &ro(esor &ro(esor de la catedra *a encionada, encionada, el in"eniero in"eniero ALE9AN$ER ALE9AN$ER A:UILA A:UILA TELLE;.
de los circuitos circuitos que con(oran con(oran el trans(orado trans(orador. r. Estaos 0ablando del circuito de e(ecto de &'rdidas &or 0ist'resis, &'rdidas &or corrientes &arasitas o <&or corrientes de 8oucault= estas dos llaadas coo <&erdidas en el 0ierro o en el ncleo= * el circuito de &'rdidas en el cobre del bobinado, cada uno &or se&arado. A. Pérdidas Pérdidas en el Hierro
Coo se encionó anteriorente de (ora bre)e las &erdidas en el 0ierro son las &erdidas &or 0ist'resis * &or corrientes &arasitas. Las corrientes &arasitas se &roducen en cualquier aterial conductor conductor cuando se encuentran soetidos soetidos a una )ariación de (lu-o a"n'tico, coo los ncleos de los trans(oradores estn 0ec0os de ateriales a"n'ticos * estos ateriales son buenos conductores se "enera "enera una (uer+a electrootri+ inducida que ori"ina corrientes que circulan en el iso sentido dando lu"ar a el denoinado e(ecto >oule. Las &'rdidas &or corrientes &arasitas de&endern del aterial con con el qu quee est st cons constr trui uido do el n ncl cleeo a"n a"n't 'tic icoo del del trans trans(o (or rad ador or.. 4ara 4ara reduc reducir ir en &art &artee esta estass &'rd &'rdid idas as de &otencia es necesario que el ncleo del trans(orador que est ba-o un (lu-o )ariable no sea aci+o, es decir el ncleo deber estar construido con c0a&as a"n'ticas de es&esores es&esores u* del"ados, colocadas una en+ia de otra * aisladas entre si Al colocar las c0a&as a"n'ticas lo que conse"uios es que la corriente el'ctrica no &ueda circular de una c0a&a a otra * se anten"a inde&endienteent inde&endienteentee en cada una de ellas con lo que se induce induce enos enos corri corriente ente * disin disinu* u*ee la &otenc &otencia ia &erdida &or corrientes &arasitas o corrientes de 8oucault En la (i"ura ? &odeos obser)ar &riero un (lu-o en un ncleo ncleo aci+o aci+o * &or consi"ui consi"uiente ente una "ran cantid cantidad ad de &'rdidas de ener"ía que deri)aran en &'rdidas ine)itables de &otencia. En cabio en la si"uiente ia"en &odeos obser)ar la (unción de las c0a&as en el ncleo reduciendo las corr corrie ient ntes es induc inducid idas as * &o &orr lo tanto tanto eno enoss &erd &erdid idas as de &otencia
8i". ?. La (i"ura uestra un ncleo aci+o * su (lu-o e/isten s &erdidas a co&aración de un ncleo de )arias c0a&as donde )arias corrientes &roducen &'rdidas &eque6as
En la si"uiente tabla !tabla ?# se e/&resa las características de construcción los )alores a"n'ticos &ara deterinar las &'rdidas de &otencia en el 0ierro en (unción del es&esor, la aleación * la inducción
Tabla. ?. La tabla uestra los )alores a considerar el oento de deterinar las &erdidas toando en cuenta el es&esor, la aleación * la inducción del aterial
8i". . E(ecto de la 0ist'resis a"n'tica
B. Pérdidas en el cobre
Es la sua de las &otencias &'rdidas en los bobinados de un trans(orador . Se deben a la disi&ación de calor que se &roducen en los de)anados. El )alor de esta &otencia de&ende del cuadrado de las intensidades de corriente de car"a * a la resistencia de los bobinados, la cual )aría uc0o desde el (uncionaiento en )acío a &lena car"a. Estas &'rdidas las &odeos calcular nu'ricaente atre)es de la si"uiente (órulaD
4ara reali+ar un clculo nu'rico de las &'rdidas en el 0ierro &or las corrientes &arasitas recurrios a la si"uiente (orula :
La 0ist'resis a"n'tica es el (enóeno que se &roduce cuando la iantación de los ateriales (erro a"n'ticos no solo de&ende del (lu-o a"n'tico, sino de los estados a"n'ticos anteriores. En el caso de los trans(oradores al soeter un aterial a"n'tico a un (lu-o )ariable se &roduce una iantación que se antiene al cesar el (lu-o )ariable, lo que &ro)oca una &'rdida de ener"ía En la (i"ura &odeos )er de una (ora s clara lo que se trata de e/&licar
Tabi'n en este ensa*o encionareos los 'todos &rcticas &ara edir las &erdidas en un trans(orador C. Circuito magnético
El circuito a"n'tico est relacionado con el ncleo del transB (orador * con el (lu-o inducido &or el circuito el'ctrico que anali+areos des&u's. Las &'rdidas &roducidas en un trans(orador &or el circuito a"n'tico son constantes, es decir estas no cabian &or la car"a, &or la corriente en el bobinado, &or las )olta-es o &or el nero de es&iras, &uesto que el (lu-o a"n'tico es constante * de&ende nicaente del aterial que ob)iaente *a est construido * no su(rir nin"una odi(icación durante su (uncionaiento. Las &'rdidas &roducidas en el circuito a"n'tico del transB (orador son las si"uientesD 8lu-os dis&ersos Ciclo de 0ist'resis Corrientes &arasitas
D. Flujos dispersos
Coo *a sabeos en el ncleo del trans(orador se &roduce un (lu-o a"n'tico debido a la inducción a"n'tica &roducida, dic0o (lu-o circula &or el ncleo, * en su tra*ecto en un trans(orador real este se dis&ersa en &eque6as cantidades de&endiendo de la (ora del ncleo, &roduciendo una &'rdida de &otencia, &uesto que el (lu-o inducido no lle"a totalente al se"undo de)anado si no que una &arte de este se &ierde en el tra*ecto. Estas &'rdidas "eneralente se &roducen en los bordes del ncleo a"n'tico.
tensión noinal a&licada al trans(orador cuando est en car"a Estas &'rdidas las &odeos deterinar directaente con el )atíetro conectndolo en el bobinado &riario
#. Midiendo la resistencia de los bobinados
Se a&lica a cada de)anado un )olta-e de corriente continua de )alor ba-o, &or e-e&lo ?G Holtios, se ide la corriente * el )olta-e del de)anado en cuestión, se a&lica la le* de O0 * se obtiene la resistencia e(ecti)a en C.C, se ulti&lica &or ?.? &ara obtener la resistencia e(ecti)a a la C.A. E. Método práctico para medir las pérdidas en el hierro de $e esta anera teneos la corriente * la resistencia que tiene un transormador. Método de prueba al !ac"o cada debando * &odeos deterinar la &otencia &erdida. La Al usar este 'todo a tra)'s de la edición de la tensión, (i"ura 7 uestra el circuito &ara reali+ar la edición de las intensidad de corriente * &otencia solaente en el bobinado resistencias de los bobinados &riario * de-ando el bobinado secundario abierto es decir el bobinado secundario no ser recorrido &or nin"una intensidad * de esta anera obteneos directaente la &otencia &erdida en 0ierro. Las &'rdidas en el 0ierro las &odeos edir (cilente, le*endo la entrada en )atios &or edio de un )atíetro. 8i"ura &rueba de )acío
8i". 7. La (i"ura uestra el circuito &ara edir las resistencias de los bobinados
H. $endimiento de un transormador
El rendiiento de un trans(orador se de(ine coo la
8i". . La (i"ura uestra el circuito &ara reali+ar la &rueba de )acío
Es con)eniente controlar la tensión a&licada al bobinado del trans(orador &or e-e&lo usando un autotrans(orador )ariando la tensión desde cero 0asta el )alor de la tensión noinal F. Método para determinar las pérdidas en el cobre. Método de corto circuito
Con este 'todo en corto circuito conse"uios las intensidades noinales en los dos bobinados, a&licando una &eque6a tensión al bobinado &riario * cortocircuitando el bobinado secundario con un a&eríetro coo se indica en la (i"ura F. 8i". F. La (i"ura uestra el circuito &ara reali+ar la &rueba de cortocircuito
El 'todo consiste en a&licar &ro"resi)aente una tensión )oltio a )oltio, 0asta lle"ar a las intensidades noinales en los bobinados La tensión a&licada, una )e+ alcan+ada la intensidad noinal en el secundario, recibe el nobre de tensión de corto circuito. Esta tensión su&one un )alor ba-o con res&ecto a la
relación entre la &otencia de salida * la &otencia absorbida de la red &or el trans(orador
4ara deterinar el rendiiento de un trans(orador de una adera r&ida * directa &odeos edir con un )atíetro la &otencia del bobinado &riario * de i"ual (ora con otro )atíetro la &otencia del bobinado secundario, de tal (ora que el rendiiento del trans(orador )endr deterinado &or el coe(iciente que resulte entre estos dos )alores Otra anera de calcular la e(iciencia en un trans(orador es deterinado el cociente de la &otencia de salida * la &otencia de entrada, sundole las &erdidas en el cobre * en el 0ierro
%. Dise&os para e!itar perdidas
Anteriorente se enciona que &ara e)itar las corrientes &arasitas * reducir en cierta (ora las &'rdidas de &otencia se utili+a c0a&as u* del"adas en el ncleo, &ero coo debe ser estas c0a&as. El ti&o de c0a&as s utili+ado es el que ado&ta la (ora de E, tal coo se &uede a&reciar en la (i"ura
en ener"ía calorí(ica, &or eso se enciona en este &unto cóo reaccionan los ateriales (erro a"n'ticos a cabios en la te&eratura. La ener"ía t'rica 0ace que los di&olos a"n'ticos de un aterial (erroa"n'tico su(ran una desalineación en su con(i"uración noral. La (i"ura J nos uestra la cur)a característica del e(ecto de la te&eratura en los trans(oradores 8i". J. La (i"ura uestra la cur)a característica del e(ecto que &roduce la te&eratura
Al lle"ar a un líite de te&eratura el (erroa"netiso de los ateriales (erroa"n'ticos desa&arece co&letaente, * el aterial se toa &araa"n'tico. Esta te&eratura se denoina temperatura de Curie En la si"uiente tabla se indica el )alor de la te&eratura de Curie &ara al"unos ateriales Tabla. . La tabla uestra el )alor de la te&eratura Curie &ara al"unos ateriales
(. 8i". . La (i"ura uestra el ti&o de c0a&as s utili+adas &ara inii+ar las &erdidas
$e i"ual (ora en la figura6 &odeos obser)ar la anera de arar o construir el ncleo. Al construir de esta anera en ncleo a&ro)ec0aos casi es su totalidad el (lu-o a"n'tico, e)itndose las &'rdidas &or dis&ersión, este ncleo recibe el nobre de
'. Eectos de la temperatura
Coo 0e encionado )arios )eces en este ensa*o "ran &arte de las &'rdidas que tienen los trans(oradores se con)ierten
Elecci)n de materiales magnéticos
Al construir un trans(orador * ele"ir el aterial del ncleo debeos tener en cuanta al"unos as&ectos, de esta anera o&tii+aos los recursos e)itando &osibles &erdidas Materiales blandos El uso de estos ateriales est centrado en ncleos &ara trans(oradores, otores, "eneradores, equi&os de counicación de alta sensibilidad debido a que son (cilente iantar * desiantar, &resentando cur)as de 0ist'resis de a&ariencia estrec0a con ba-os ca&os coerciti)os * alta saturación, * teniendo &or tanto altas &ereabilidades a"n'ticas !tabla #. 4ro&iedades a"n'ticas de ateriales blandos Material y composición
Inducción de saturación , BS,T
Campo coercivo , H¡, A/cm
Permeabilida d relativa inicial μi
ierro ma!n"tico, c#apa de $,% cm M)* Si+e laminado en -r.o aleatorio0 M* &&$0 2$$&3, ),%4 Si+e orientado 1' 6i+'' e 1' Permalloy0 7' 6i+' Cu+% Cr+&( e Mumetal0 879 6i+' Mo+ &' e+$,' Mn Supermalloy 0 1(4 Mn+ e%), '%4 ;n+ e%) -errita suave0
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HI. R E8ERENCIAS Las re(erencias son i&ortantes &or lo tanto deben estar co&letas * correctas. a que no 0a* se reali+a co&robación de las isas, una re(erencia equi)ocada o inco&leta ser &ublicada a enos que un re)isor la note, &or lo cual disinuir el )alor del artículo. Las re(erencias deben ser &ublicaciones de (cil obtención. A continuación se &resenta )arios (oratos correctos &ara di(erentes ti&os de re(erencia. En el artículo que se &resente no se debe se&arar las re(erencias se"n el ti&o, en el &resente se las se&ara solo con (ines didcticos. Las re(erencias se deben nuerar de acuerdo a su a&areciiento en el te/to, si no se las nobra &ero se las utili+a se coloca a continuación de las anteriores en orden al(ab'tico Publicaciones peri)dicas* ?P L. I. Rui+, A. :arcía, >. :arcía, :. Taboada. +Criterios para la optimi,aci)n de sistemas eléctricos en reiner"as de la industria petrolera* inluencia - análisis en el euipo eléctrico/= IEEE
$,7(
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CONCA4AN 99HIII, :uateala GGJ P :. Son", S. 4. Sc0idt and @. N. A"raQal,
0ibros* P @arrientos A. 4e6in L. * otros, +Fundamentos de $ob)tica/1 Se"unda Edición. Editorial Mc:raQBKill. Es&a6a. GG2.. FP :. O. oun", S*nt0etic structure o( industrial &lastics, in Plastics, nd ed., )ol. , >. 4eters, Ed. NeQ orD Mc:raQBKill, ?1F, &&. ?7BF. 7P >. >ones. !?11?, Ma* ?G#. 2et3or4s. !nd ed.# OnlineP. $is&onibleD 0tt&DQQQ.at.co
Tabla. . La tabla uestra las &ro&iedades a"n'ticas de ateriales blandos
Los ateriales a"n'ticos duros se caracteri+an &or una alta (uer+a coerciti)a Kc * una alta inducción a"n'tica reanente @r de este odo, los ciclos de 0ist'resis de estos ateriales son anc0os * altos !tabla F# 4ro&iedades a"n'ticas seleccionadas de ateriales a"n'ticos duros
$eportes 5écnicos* P E. E. Reber, R. L. Mitc0ell, * C. >. Carter, O/*"en absor&tion in t0e Eart0Vs atos&0ere, Aeros&ace Cor&., Los An"eles, CA, Tec0. Re&. TRB GGG !FGBF#B, No). ?1J. 2P S. L. Talleen. !?11, A&r.#. T0e Intranet Arc0itectureD Mana"in" in(oration in t0e neQ &aradi". Ada0l Cor&., Sunn*)ale, CA. OnlineP. $is&onibleD 0tt&DQQQ.ada0l.codoc&roductsbs"intra in(ra0tl Art"culos presentados en conerencias 62o publicados7* JP Minc0ala, Isael, 4resentación curso +8isi)n Artiicial1. National Instruents. Ecuador, GG1.
Tabla. F. La tabla uestra las &ro&iedades a"n'ticas de ateriales duros
Art"culos de Memorias de Conerencias 6Publicados7* 1P
IH. A4N$ICE Si son requeridos, los a&'ndices deben a&arecen antes de los a"radeciientos. H. A:RA$ECIMIENTOS A continuación se coloca un e-e&lo de a"radeciiento. !4or (a)or toe en cuenta que el so&orte econóico debe ser a"radecido en el &ie de &"ina sin nuerar en la &riera &"ina.# Los autores a"radecen la colaboración &restada al in"eniero N. Sotoa*or &or la re)isión de este docuento.
@asantes, >. TORRES, 8., +Desarrollo de un 9istema de Control para un Bra,o $ob)tico mediante Aduisici)n - Procesamiento de %mágenes/1 99I >IEE, uito, Ecuador, No). GG1.
5esis* ?GP @asantes, >. TORRES, 8., +Desarrollo de un 9istema de Control para un Bra,o $ob)tico mediante Aduisici)n - Procesamiento de %mágenes/1 P ro*ecto de titulación, Escuela 4olit'cnica Nacional, uito, Ecuador. 8eb.
GG1. ??P S.M. NeQan,
Estándares* ?P %EEE #uide or Application o Po3er Apparatus Bushings , IEEE Standard C72.?1.?GGB?117, Au". ?117. Patentes* ?P :. @randli * M. $ic, Alternatin" current (ed &oQer su&&l*, 4atente U.S. F GJF ?2, No). F, ?12J.
HII. @IO:RA8WAS Se debe incluir la bio"ra(ía t'cnica de cada uno de los autores. Esta debe e&e+ar con el nobre del autor !i"ual al de la línea de autores#. $ebe tener una (oto"ra(ía de cada autor tabi'n de .G centíetros de anc0o &or F.7 centíetros de alto alineada con el ar"en i+quierdo. El es&acio requerido &ara las bio"ra(ías * (otos se encuentra incluido en el líite de &"inas
5elson /otoma#or, nació
en uitoBEcuador el 1 de Se&tiebre de ?12?. Reali+ó sus estudios secundarios en el Instituto Nacional Me-ía. Se "raduó en la Escuela 4olit'cnica Nacional coo In"eniero en Electrónica * Control en ?111. Obtu)o su título de Ma"íster en In"eniería industrial en -unio del GG en la Escuela 4olit'cnica Nacional. En se&tiebre del GGJ coo becario del :obierno de M'/ico * la A"encia de Coo&eración Internacional del >a&ón !>ICA#, &artici&ó en el IH Curso Internacional de Robótica A&licada, en el Centro Nacional de Actuali+ación $ocente CNA$ ubicado en M'/ico $8. Actualente dese&e6a el car"o de 4ro(esor 4rinci&al TC en el $e&artaento de Autoati+ación * Control Industrial de la Escuela 4olit'cnica Nacional. Ades es iebro de la subcoisión acad'ica &eranente de la Carrera de In"eniería en Electrónica * Control. Xreas de inter'sD robótica ó)il, in(ortica * redes, icrocontroladores, autoati+ación * control industrial. !nelson.sotoa*orYe&n.edu.ec#
