PÉRDIDAS DE POTENCIA

PÉRDIDAS DE POTENCIA Y EFICIENCIA EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS María Augusta Flores Rivera [email protected]

José Israel Quinde Cercado  [email protected]

Silvia Yunga

[email protected]

Universidad Politécni Politécnica ca Salesiana.

Facultad de Ingeniería Electrónica Cuenca, Ecuador. RESUMEN:

Lo esenc senciial que podemos decir de las perdidas en los transformadores es que en la mayoría de los casos son producidos por la calidad del material del núcleo y también del alambre de cobre. Las pérdidas en el hierro pueden ser por lo que se denominan corrientes parásitas y el ciclo de histéresis, por  lo general la energía perdida es disipada en forma de calor. El transformador es una máquina eléctrica que que func funcio iona na con con fuen fuente tess de alim alimen enta taci ción ón alternas debido a sus principios de funcionamiento, el mismo como su nombre lo indica transforma voltajes según la relación de sus bobinado bobinadoss básica básicament mente e en condic condicion iones es idea ideale les; s; el tema tema a trat tratar ar es acerc acerca a de las las pérd pérdid idas as produ produci cida dass en la tran transf sfor orma maci ción ón debido a los fenómenos físicos que constituye su funcionamiento para tal efecto se considera que dichas pérdidas son casi imposibles de anular pero la aproximación a tal objetivo sería ideal para lograr un excelente elemento. Histéresis, PALABRAS CLAVES: magnetizació magnetización, n, inductancia inductancia,, f.e.m., f.e.m., corrientes corrientes parasitas 1. INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo, destacamos la importancia del funcionamiento del transformador, para luego describir las pérdidas de potencia que existen en el mismo. mismo. Al hablar de transformad transformadores ores todos desearíamos desearíamos que fueran ideales, pero esto es imposible de lograr ya que por más que el transformador sea construido de la mejor manera siempre obtendremos perdidas de potencia debidos a los diferentes factores. En un transformador eléctrico, al igual que en todas las máquinas eléctricas, hay pérdidas de potencia. Por tratarse de una máquina estática, no existen pérdidas de potencia de origen mecánico en un transformador y éstas se reducen a las del hierro del del circ circui uito to magn magnét étic ico o y las las del del cobr cobre e de los los bobinados. Uno de los los elem elemen ento toss cons consid ider erad ados os para para tran transsport portac ació ión n de ener energí gía a eléc eléctr triica es el transformador que gracias a su funcionamiento permite disminuir considerablemente las pérdidas al momento de realizar su trabajo, pero uno de los inconvenientes es que dentro de estos elementos se producen pérdidas por sus características de constitución lo que conlleva a realizar un análisis muy minucioso para reducir tales efectos que a la larga presenta pérdidas ya sean económicas o a su vez dentro del mismo sistema eléctrico, con el

relativo entre un conductor conductor eléctrico un flujo magnético induce una determinada tensión

fin de eludir eludir tales efectos efectos no provechoso provechososs se han consid considera erado do diferen diferentes tes causas causas por las que se producen.

o

volta ltaje en conductor”

los

extremos

de

2. DESARROL LO 2.1 Definición El Transfor Transformad mador or es una máquina máquina eléctrica eléctrica estáti estática, ca, cuya cuya funci función ón princi principal pal es la de cambia cambiarr potenc potencia ia eléctr eléctrica ica altern alterna a de un nivel de voltaje a potencia eléctrica alterna a otro nivel de voltaje mediante la acción de un campo magnético, magnético, según la conexión conexión pueden ser elevadores o reductores. reductores. Los transformadores son máquinas eléctricas que transf transform orman an voltaj voltajes es en relaci relación ón con el número de espiras del ingreso y de la salida, es decir es una máquina que funciona de los dos lados es decir es reversible. Consta de dos o más bobinas de alambre conductor  enrolladas alrededor de un núcleo ferromagnético común.

Descripción Descripción del Transformador 

El funcio funcionam namien iento to del Transfor Transformado madorr se da de la siguiente manera: ➢ ➢ ➢

Esta Estass bobi bobina nass no está están n cone conect ctad adas as en forma directa, la única conexión entre ellas es el flujo magnético común que se encuentra dentro del núcleo. Las partes principales del transformador son: Bobina Bobinado do Primar Primario, io, Bobina Bobinado do Secund Secundario, ario, Núcleo

➢ ➢ ➢

➢ ➢

➢

Se aplica un Voltaje Alterno V 1 Circula una Corriente Alt Alterna erna I1 Por efec efecto to de la Bobina Bobina se crea crea un Fluj Flujo o Magnético Variable. Circul Circula a por el Núcl Núcleo eo Magn Magnét étic ico, o, el flujo flujo alterno. El Flujo Magnético Alterno corta las espiras del Bobinado Bobinado secundario. secundario . Por Ley de Faraday se induce una tensión E 2. E2 Si se conecta una carga Z, aparecerá una Corriente Corriente I2 I 2 y un voltaje V 2. Se producirá producirá un segundo flujo que por Ley de Lenz Lenz se opond opondrá rá a la causa causa que que lo produjo, debido a la circulación de I2. Éste flujo flujo induc inducir irá á una una tensión tensión E1 en el Primario.

2.3 Tr ansformador ansformador Ideal Para tener facilidad, al transformador  le cons consid ider eram amos os como como idea ideal, l, es deci decirr toda toda la

incipio o de Funcio Funciona namie miento nto del del 2.2 2.2 Pr incipi Transformador  Prin Princi cipi pio o de Funcionamiento miento del del ador es la Ley Ley de Induc Inducció ción n Transformador El

Electromagnética de Faraday: “El movimiento

potencia que entrego en el primario, la obtengo luego en el secundario, se asume que no existen pérd pérdid idas as en el proc proceso eso de tran transf sform ormac ació ión n de energía, y esto lo corroboramos c on la Ley de la Conservación de Energía: “La energía no se crea ni se destruye sólo se transforma”.

dicho

Se alim alimen enta ta el tran transf sfor orma mado dorr al vací vacío, o, la potencia absorbida en ese momento corresponde exactamente a las pérdidas en el hierro. En efect efecto o por por ser nula nula la intensidad de corriente en el bobinado secundario no aparecen en las pérdidas de potencia.

2.4 Transformador Real Absol Absolutam utament ente e todas todas las máquinas máquinas,, sean sean éstas éstas mecáni mecánicas cas o eléct eléctri rica cas, s, pose poseen en pérd pérdida idass por  varios factores, como omo era de intuir, los los transformadores tienen pérdidas de potencia, es decir, la potencia que absorbe desde la red en el primario, primario, luego en el proceso proceso de tran transf sform ormaci ación ón experimenta pérdidas pérdidas debidas a varias causas, en consecuencia la potenc potencia ia en el secu secunda ndario rio es menor que la absorbida.

Las pérdidas de potencia en el transformador  se deben principalmente principalmente a: ➢ ➢ ➢

Pérdidas en el Hierro por Histéresis Pérd Pérdid idas as en los los Bobi Bobina nado doss por por el Efecto Joule Pérdidas Pérdidas por corrientes corrientes parásita p arásitass

a) Perdidas en el Hierro

La pote potenc ncia ia pérd pérdid ida a en el hier hierro ro del circuito magnét magnético ico de un trans transfor formad mador or puede puede ser  medida la prueba de vacío.

Por consiguiente se puede afirmar que el total de la potencia absorbida por   un trans transfo form rmad ador or func funcio iona nand ndo o al vací vacío o bajo bajo a voltaje nomi nomina nal, l, repr repres esen enta ta el valo valorr de la pote potenc ncia ia pérd pérdid ida a en el hier hierro ro del del circ circui uito to magnético Dichas pérdidas son causadas por el fenómeno de histéresis histéresis y por las corriente corrientess de foucoult, foucoult, las cuales dependen del voltaje de la red, de la frecuencia y de la inductancia a que está sometido el circuito magnético. La potenc potencia ia pérdid pérdida a en el núcleo núcleo permane permanece ce constante, ya sea en vacío o con carga. Como Como los materi materiale aless magnét magnético icoss son buenos buenos conductores eléctricos, en los núcleos magnéticos de los transformadores se generan una fuerza fuerza electr electromo omotri trizz induci inducida da que origin origina a corriente de circulación en los mismos, lo que da lugar a la perdida de energía por efecto Joule. Para el tipo de chapa magnética de una inducción de 1 Tesla o 10 000 Gauss, trabajando a una frecuencia de 50 Hz de laminado en frío de grano orientado, las pérdidas en el núcleo se estiman entre 0,3 W/kg y 0,5 W/kg, mientras que las pérdidas de la chapa de laminado en caliente para la misma inducción y la misma frecuencia oscilan entre 0,8 y 1,4 W/kg. Para el cálculo de las pérdidas en el hierro por  las las corri corrien ente tess de Fouc Foucau aultlt recu recurr rrir irem emos os a la siguiente fórmula, que indica que las pérdidas en el hierro son proporcionales al cuadrado de la inducción y al cuadrado de la frecuencia.

Otra forma de determinar las pérdidas en los bobi bobina nado doss de un transformador es median mediante te la prueba de cortocircuito. Para lograr ésto se alimenta el bobinado primario bajo un voltaje voltaje de valor tal, tal, que estando estando cerrado cerrado en cortocircu cortocircuito ito el bobinado bobinado secundario, secundario, sean recorridos ambos bobinados por intensidades de corr corrie ient nte e igua iguale less a sus sus valo valore ress nomi nomina nale less resp respec ectitivo vos. s. La pote potenc ncia ia abso absorb rbid ida a por  por  el transformador en estas condiciones corresponde exactamente a las pérdidas totales en el cobre del conjunto de los dos bobinados. En efecto las pérdidas de potencia “totales” es el resultado de la pérdidas en el núcleo (Ph) más las pérdidas en el cobre de los bobinados (Pcu). Pérdidas totales = Ph + Pcu 3. PERDIDAS DE POTENCIA Donde: •

• • •

PF = pérdi rdidas por corrientes de Foucault en W/kg f = frecuencia en Hz βmax = inducción máxima en Gauss  Δ = espesor de la chapa magnética en mm

Para analizar las pérdidas de potencia en un transf transform ormado adorr es muy conven convenien iente te analiz analizar ar al circ circui uito to magn magnét étic ico o y el circ circui uito to eléc eléctr tric ico o por  por  separ eparad ado, o, pues puestto que que cada cada uno uno de ello elloss presentas perdidas por circunstancias totalmente diferentes.

Circuito magnético

•

a) Pérd Pérdid idas as en el co cobr bree Es la suma de las potencias pérdidas en los bobinados de un transformador, funcionando bajo carga nominal. El valo valorr de esta esta pote potenc ncia ia depe depend nde e de la intensidad de corriente tanto en el bobinado bobinado primari primario o como en el secundario, secundario, la cual varía mucho desde el funcionamiento en vacío a plena carga. La variación del valor de la potencia rcional al pérdida en el cobre es proporci cuadrado de la intensidades de corriente de carga y a la resistencia de los bobinados. 2

El circui circuito to magnét magnético ico está está relaci relaciona onado do con el núcleo del transformador y con el flujo inducido por por el circ circui uito to eléc eléctr tric ico o que que anal analiz izar arem emos os después.

2

Pcu = I1 x r1 + I2 x r2

Dónde: Pcu=Pérdidas en los bobinados del transformador. I1=Intensidad en el bobinado primario. I2=Intensidad en el bobinado secundario. r1= Resistencia del bobinado primario. r2 = Resistencia del bobinado secundario.

Las pérdidas producidas en un transformador por el circuito magnético son constantes, es decir estas no cambian por la carga, por la corriente en el bobinado, por  los los volt voltaj ajes es o por por el núme número ro de espi espira ras, s, puesto que el flujo magnético es constante y depe depend nde e únic únicam amen ente te del del mate materi rial al que que obviamente ya está construido y no sufrirá ninguna modificación durante su funcionamiento. ➢ ➢

Ciclo de histéresis Corrientes parásitas

➢

Flujos dispersos

3.1 FLUJOS DISPERSOS Como ya sabemos en el núcleo del transformador se produce un flujo magnético debido a la inducción magnética producida, dicho flujo circula por el núcleo, y en su trayecto en un transformador real este se dispersa en pequeñas cantidades depe depend ndiiendo endo de la forma orma del del núcl núcle eo, prod produc ucie iend ndo o una una pérd pérdid ida a de pote potenc ncia ia,, pues puesto to que que el fluj flujo o indu induci cido do no lleg llega a totalmente al segundo devanado si no que una parte de este se pierde en el trayecto. Estas pérdidas generalmente se producen en los bordes del núcleo magnético.

Solución: Si tomamos en cuenta que el flujo circula por  el núcleo, y que este flujo al encontrarse con un bord borde, e, part parte e de este este se disp disper ersa sa;; la principal solución sería un diseño adecuado del núcleo para evitar que una gran cantidad de flujo se encuentre con un borde; sino más bien darle al flujo otras ras opciones de trayectoria para que el flujo se divida, y que este flujo ya dividido se encuentre con un borde, dando así lugar a una menor  dispersión del flujo. Para poder entender mejor lo mencionado anteri anteriorm orment ente e utiliz utilizarem aremos os como como ejempl ejemplo o dos transformadores con diferentes diseños y analizaremos analizaremos que es lo que sucede con el flujo disperso en cada uno:

El prim primer er tran transf sfor orma mado dorr tien tiene e un dise diseño ño que que comúnmente en llamado transformador a columnas, en este como se puede ver en la figura el flujo inducido inducido se dispersa dispersa en los bordes que son bordes a 90ª, donde se pierde gran cantidad de flujo debido a la gran cantidad de flujo que pasa por dicho borde. El segundo transformador de núcleo acorazado es un diseño muy adecuado para tener bajas perdidas por los flujos dispersos. dispersos. Esto se debe a que el flujo inducido inducido se divide en dos, y cuando el flujo ya está dividido pasa por un borde que es no es recto sino un poco ovalado para evitar que una gran parte de flujo se disperse. 3.2 CICLO DE HISTÉRISIS La hist histér éres esis is se prod produc uce e cuan cuando do el efec efecto to de imantac imantación ión de los materia materiales les ferromagnétic agnéticos os no sólo depende del valor del flujo, sino también de los los estad stados magnéticos estados estados magnéti magnéticos, cos, los anteriores.

En el caso caso de los tran transf sfor orma madore dores, s, al somete someterr el material magnético magnético a un flujo variable se produce una ntació ión n que que se mantie ntien ne al cesar imantac esar el flu flujo variable, lo que provoca una pérdida de energía que se transforma en forma de c alor. Éste Éste es el cicl ciclo o de hist histér éres esis is de un núcl núcleo eo de un transf transform ormado adorr al cual cual se ha apli aplica cado do una seña señall de corriente alterna, el ciclo comienza en A y a medida que aumen aumenta ta la corrie corriente nte,, aume aumenta nta el flujo flujo en el núcleo hasta llegar llegar a saturación en el punto F, luego comienza a disminuir la corriente hasta llegar a cero pero la magnetización no puede llegar a cero pues se queda un flujo remanente, es por esta razón que el punto B está arriba del cero.

Ciclo de histéresis

Ahor Ahora a comi comien enza za el semi semici cicl clo o nega negatitivo vo de corriente, entonces el flujo cae por debajo de cero, cero, mientras mientras la corrien corriente te ya descen descendió dió del cero, el flujo tarda un poco hasta pasar por el punto C, después después nuevamente nuevamente llega a un punto de satura saturació ción n negativ negativa a que está representado representado por el punto D y luego hasta el punto E. Nuevamente se necesita tomar una part parte e del del semi semici cicl clo o posi posititivo vo de la seña señall alterna. Como lo mencionado anteriormente a ésta éstass part partes es se las las cono conoce ce como como fluj flujo o residual o flujo remanente, mismos que se transforman en potencia perdida en forma de calor en el núcleo.

Donde: • • • •

Kh = coeficiente de cada material F = frecuencia en Hz βmax = inducción máxima en Tesla PH = pérdida por histéresis en W/kg

Las pérdidas de potencia en el hierro (PFe) o en el núcleo magnético son la suma correspondiente a las pérdidas por Foucault (PF) y por histéresis (PH), como indica la siguiente fórmula:

La pote potenc ncia ia perd perdid ida a por por hist histér éres esis is depe depend nde e esencialmente del tipo de material; también puede depender de la frecuencia, pero como la frecuencia en una misma zona o país siempre es la misma, misma, la inducción magnética dependerá del tipo de chapa. A través de la fórmula de Steinmetz se determinarán las pérdidas por histéresis. El coefic coeficien iente te de chapa chapa oscila oscila entre entre 0,0015 0,0015 y 0,003, aunque baja hasta 0,007 en hierro de muy buena calidad.

Solución a las pérdidas por histéresis Las pérdidas pérdidas de potenci potencia a de histéresis histéresis se pued pueden en dism dismin inui uirr busc buscan ando do ma mate teri rial ales es ferromagnéticos de mejor calidad, materiales cuya curva de histéresis tenga un menor.. Pues Pues esto esto redu reduci ciría ría los los fluj flujos os área menor

reman remanent entes es y así así las las pérd pérdid idas as de pote potenc ncia ia traducidas en calor.

Las corrientes parásitas son corrientes que circulan por el interior del materia l magnético como consecuencia del camp o. Según la Ley de Lenz, las corrientes parásitas reaccionan contra el flujoque las crea reduciendo la inducción magnética, magnética, además, ocasionan ocasionan pérdidas y, por tanto, calentamiento.

Cuando en un transformador se induce un campo magnético, magnético, por la ley de Faraday aparece en el mate materi rial al tamb tambié ién n una una fem fem indu induci cida da la cual cual da lugar a unas corrientes parasitas que circularan por el material. Esta Esta situ situac ació ión n se pued puede e cont contra rarr rres esta tar  r  utilizando mejores materiales en la construcci construcción ón del núcleo núcleo del transform transformador. ador. A cont contin inua uaci ción ón se pres presen enta ta una una tabl tabla a de materia riales magnéticos junto con la descripción de los más comúnmente usados en la construcción de transformadores

El núcl núcleo eo ante anteri rior or es comp comple leta tame ment nte e maci macizo zo,, dond donde e hay hay un dete deterrmina minado do fluj flujo o vari variab ablle, originándose en dicho núcleo corrientes circulares que se opondrán en todo instante a la causa que las origina, como el núcleo es macizo la resistencia que que ofre ofrece cerá rá a dich dichas as corr corrie ient ntes es circu ircullares ares será será baj baja, lo cual ual pro provoca vocará rá el incremento de tales corrientes. Debido al incremento de tales corrientes la fuerza magnetizante se debilitará y en cons consec ecue uenc ncia ia,, prov provoc ocará ará un incr increm emen ento to en la corriente que circula por el primario, la cual la obte obtend ndrá rá de la de la fuen fuente te que que sum suminis inistr tra a la alimentación, alimentación, lo cual cual repr repres esen enta ta una una pérd pérdid ida a de potencia.

Solución: 3.3 CORRIENTES PARÁSITAS

Como las corrientes parasitas vienen de:

Entonces para reducir al máximo posible las

corrie corriente ntess parasi parasitas tas hay que aument aumentar ar al máximo resistencia. Núcleo laminado diseñado ensamblado fácilmente.

para

ser 

Esquema eléctrico del transformador 

La redu reducc cció ión n en la pérd pérdid ida a de pote potenc ncia ia depende de la forma y tamaño de la sección transversal, además del método de laminado.

El concep concepto to del efecto efecto Joule Joule permit permite e esclar esclarece ecer  r  esta estass pérd pérdid idas as afir afirma mand ndo o que: que: todo todo cond conduc ucto tor  r  recorrido por una corriente eléctrica se desprende calor en una cantidad proporcional al valor de la resistencia. Pero en esta cantidad influye también de manera notable la intensidad de corriente de modo que a mayor intensidad mayor   desprendimiento de calor.

3.4 CIRCUTO ELÉCTRICO El circuito eléctrico está relacionado con el bobina bobinado do del transf transform ormado ador, r, con la carga, carga, con las corrientes y los voltajes, y es por  esto esto mism mismo o que que esta estass pérd pérdid idas as no son son const onstan anttes sino ino que que varía arían n según egún las las circunstancias. Las pérdidas en el trasformador producidas por el circuito eléctrico se deben al bobinado del núcleo.

Entonces Entonces para reducir reducir la potencia perdida, es claro que no podemos disminuir la corriente puesto que esta llega a la carga, entonces lo que podemos hacer es reducir al máximo la resistencia en las bobinas.

Entonces para disminuir la resistencia en las bobinas el material debe ser  un muy buen conductor, y también la sección tran transsvers versal al del del mism mismo o debe debe ser  ser  grande.

En la tabla 1 se muestran muestran valores valores de las propi propied edad ades es del del cobr cobre e y alum alumin inio io puesto son los mate materi rial ales es más más util utiliizado zadoss en la cons constr truc ucci ción ón de transformadores.

METO METODO DO PARA PARA MEDIR LAS PÉRDIDAS EN EL NÚCL NÚCLEO EO DE UN TRANSFORMAD OR

Conductividad: Los requerimientos para los materiales condu onduct ctor ores es es tener la mayor  conductividad posible y el menor  coeficiente de temperatura. temperatura. La variación de la resistencia de acuerdo a la tempera temperatur tura a está está dada por:

métodos para dete determ rmin inar ar en la práctica las perdidas en el núcleo de un transformador  (circuito magnético) y en el cobre (circuito eléctrico)

Propiedades del cobre y aluminio

METODOS PARA DETERMINAR LAS LAS PÉRD PÉRDID IDAS AS EN UN TRANSFORMAD OR Se ha anal analiz izad ado o las causas y solu soluci cion ones es a las las pérdidas de potencia prese present ntes es en un transformador  real, a cont contin inua uaci ción ón se analizarán do s

Las Las pérd pérdid idas as de potencia, en vatios, en el núcleo de un transformador se pueden determinar  leyendo la entrada en vatios por medio de un vatímetro vatímetro cuando cuando el secundario secundario se encuentra encuentra abierto abierto (a vacío). También se podría calcular calcular la potencia por   medio de un voltí oltíme metr tro o y un amperímetro.

El valor valor obteni obtenido do en el vatí vatíme mettro será será la pote potenc ncia ia perdida en el núcleo, ya que al estar sin carga y al tener una corriente de excitación baja la única potencia cons consum umid ida a es la del del núc núcleo. leo. Las Las pérdidas sin carga en el núcl núcleo eo del del transformador son pequeñ pequeñas, as, por lo tanto, deben compro comprobar barse se los errores de los instrumentos para así determinar de manera más exacta las pérdidas presentes.

METO METODO DO PARA PARA DETERMINAR LAS LAS PÉRD PÉRDID IDAS AS EN EL COBRE

Se aplica a cada devanado un voltaje de corriente corriente continua continua de valor bajo, 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 multip multiplic lica a por 1.1 para para obte obtene nerr la resistencia efectiva a la C.A.

El grupo de resi resist sten enccias ias se utiliza para limitar  la corriente en los devanados a n valor seguro. El volt voltím ímet etro ro se debe desconectar  antes de cortar cortar la corriente en los circuitos, porque los devanados devanados tienen tienen mucha auto autoin indu ducc cció ión n y se puede dañar el instrumento.

abso absorb rbid ida a por por el bobinado primario Los transformadores también se comparan y valoran de acue acuerd rdo o con con su eficiencia. La eficiencia o rendimiento rendimiento de un artefacto se puede conocer  por por medi medio o de la siguiente ecuación:

Determ Determina inació ción n de la sección normalizada tra transversal del cond conduc ucto torr para para cada bobinado:

La sec sección ción que que obtenemos de cálculo general generalmen mente te no es norm normal aliz izad ada, a, por lo que debemos debemos tomar la sección más próxima próxima superi superior  or  de la dada, de la siguiente tabla:

El rendimiento del transf transform ormado adorr se define como la relac relació ión n entre entre la potencia cedida al exterior de la máquina por el bobinado sec secunda undari rio o y la potencia abso absorb rbid ida a por por el bobinado primario  A.  A. Efic Eficie ienc ncia ia del  transforma dor 

El rendimiento del transf transform ormado adorr se define como la rela relaci ción ón entr entre e la potencia cedida al exterior de la máquina por el bobinado secun ecunda dari rio o y la potencia

= PSAL / PENT * η 

100 % = P SAL / ( PSAL + η 

PPÉRDIDA ) * 100 % Esta ecuación se aplica a motores y generad generadore ores, s, así como a transformadores.

Los circuitos equi equiva vale lent ntes es del del transformador  fac facili ilitan tan mucho ucho los cálculos de la eficiencia. Para Para calc calcul ular ar la efic eficie ienc ncia ia de un transformador  bajo bajo carga carga dada, dada, sólo se suman las pérdidas de cada resi resist sten enci cia a y se aplica la ecuación:

cede el exterior y la potencia abso absorb rbid ida a por por el transformador, sumándole las pérdidas en el cobre y las pérdidas en el hierro.

η 

Puesto que la potencia es P SAL = VS * IS cos , la ϕ 

efic eficie ienc ncia ia pued puede e expresarse por: = (V ( VSIS cos η 

S

)

ϕ 

/ (PCU+PNÚCLEO+VSIS cos S) * 100% ϕ 

Con el método indirecto podemos determinar el rendimiento a través del cociente que resulta de la pote potenc ncia ia que que el transformador 

• La resi resist sten enci cia a de los devanados deben ser cero.

4. CONCLUSIONES

= P SAL / ( PSAL + PPÉRDIDA ) * 100 %

• El flujo disperso en el núcleo debe ser cero; esto indica que todo el núcleo circula por  ambos devanados.

3.5 CONDICIONES PARA APROXIMAR APROXIMAR UN TRANSFORMAD OR REAL AL IDEAL • El núcleo no debe tener   corrientes parásitas o histéresis. • La curva de magnetización debe comportarse como se muestra en la figu figura ra 10; 10; para un núcleo no saturado, la fuer fuerza za magn magnet eto o motriz neta es cero, lo cual implica que Npip=Nsis

En el presente ensayo hemos analizado las pérd pérdid idas as de un transformador  mono monoffásic ásico, o, en donde hemos podi podido do obse observ rvar  ar  que estas pérdidas pérdidas siempre siempre estarán presentes ya sea en poco o gran cantidad. Existen muchas muchas maneras de disminuir las pérdidas de pote potenc ncia ia en el transformador, como como me mejor jorar ar la calidad del material ferromagnético, mejores utilizar 

dise diseño ñoss para para el núcleo del transformador, etc.

En conclusión se puede decir  que un transformador  ideal ideal perfec perfecto to se cons consid ider era a que que la rel relucta uctanc ncia ia del del circuito magnético, la resistencia de las bobinas las perdidas en el hierro, y las fugas magn magnét étic icas as son son nulas mientras que en el transformador real sucede todo lo cont contra rari rio o por por lo que que se prod produc ucen en perdidas en el núcleo y perdidas en el cobre. El flujo generad rado en la bobi bobina na prim primar aria ia no es completamente capt captur urad ado o por por la bobina secundaria en el caso práctico de un transformador  rea real, por tanto, debemos tener en cuenta el flujo de dispersión En la prueba de cort cortoc ocir ircu cuitito, o, debi debido do a que que la tens tensió ión n apli aplica cada da

es pequeña en compar comparaci ación ón con la tensión nominal, las pérdidas en vacío o en el núcleo se pueden consid considera erarr como como despreciabl despreciables, es, de manera que toda la potencia absorbida es debida a las pérdidas por   efecto joule en los devanados primario y secundario. Además Además,, de esta esta prueba, se pued pueden en obte obtene ner  r  los parámetros de los devanados primario y secundario del transformador. No obstan obstante, te, las pérdidas en el hierro hierro se pueden pueden determinar  midiendo la potencia consumida por el transf transform ormado adorr en vacío acío medi median ante te vatímetroPara que los transformadores funcionen eficientem eficientemente ente su carga debe ser al menos el 50% de la potencia instalada de l transformador 

[5] http://www.eficienc ia energénita.com

5 .

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B I B L I O G R A F Í A

Imágenes tomadas de los siguientes medios:

[1] www.transformado resenergéticos.co

➢

Teoría tomada de los siguientes medios:

[1] Teoría Electromagnética. William H Hayt Jr., John A. Buck. Séptim Séptima a Edició Edición. n. McGraw Hill. [2]Máquinas Eléctricas. Stephen J. Chapman Chapman.. Cuarta Cuarta Edición. Edición. McGraw McGraw Hill [3]Luciano Cuel Cu ella lar, r, Elmer  lmer  Ovied iedo Tesis Manejo Eficiente de la Energía rgía Aplicada en Transformadores   junio junio de 2007 2007 Universidad Autónom Autónoma a de occidente Cali.

www.histeresis_pe rdidas.com

m [2]http://www.unicr  om.com/Tut_perdi das_transformador  .asp [3]http://www.mcgr  awhill.es/bcv/guide /capitulo/8448141 784.pdf