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Transformador Monofásico.
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TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
Transformador Ideal
Presentación del transformador idealDescripción completa
Lab Transformador
TRANSFORMADORES
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.1) TEORÍA DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.
Fig.2.1.: Aplicaciones de transformadores.
2.1.1)Relaciones básicas del transformador ideal.
Fig.2.2.: Transformador monofásico con núcleo de fierro. SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 18
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
è Relación de transformación de tensión: v1 N1 = =K v2 N2
(2.1)
BFe
µ
∞
HFe
Fig.2.3.: Característica de magnetización.
è Relación de transformación de corrientes: i1 N2 1 = = i 2 N1 K
(2.2)
Fig.2.4.: Transformador con carga.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 19
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.2) EL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO REAL.
Fig.2.5.: Sistema magnético del transformador.
Fig.2.6.: Modelo eléctrico del transformador real.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 20
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.2.1)Circuitos equivalentes del transformador.
Fig.2.7.:Circuitos equivalentes.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 21
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.2.2)Circuitos equivalentes aproximados.
(d) Ecuaciones
Fig.2.8.: Circuitos equivalentes aproximados.
2.2.3)Convenciones de variables. i(t)
I RED
v(t)
a) Fig.2.9.: a) Red de corriente alterna.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
RED
V
b) b) Variables fasoriales.
Pág. 22
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
Ejemplo 2.1.: RED 1
Vo
RED 2
I
V
Fig2.10.: Definición de variables. I
I1 V 1
P1> 0
TRAFO
2
P >0 2
V2
Fig2.11.: Convención de variables en el transformador.
2.2.4)Polaridad en un transformador.
Fig.2.12.: Convención de puntos para señalar la polaridad.
Fig.2.13.: Test de polaridad.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 23
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.2.5)El diagrama fasorial.
Fig.2.15.: Transformador con carga. V1 R1 I1 E2'=E 1
jI1 Xs2
V2 '
φ
R2'I2' jXσσ 2'I2'
Im I Fe
I2 '
I1
Fig2.16.: Diagrama fasorial del transformador con carga.
2.2.6)Sistemas en por unidad. P N=1.1[KVA] I2=5[A]
I1=2.5[A]
V1=220[V]
Transformador
V1N=220[V]
[i1]=0.5[pu]
V 2=110[V] [v1]=1[pu]
[i 2]=0.5[pu]
Transformador
[v2]=1[pu]
V2N=110[V]
a)
b)
Fig.2.17.: Variables de un transformador. a) En valores absolutos.; b) En por unidad.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 24
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.3) CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR. 2.3.1)El transformador en vacío.
a)
b)
c)
Fig.2.18.: a)Transformador en vacío. b)Circuito equivalente. c)Diagrama fasorial.
2.3.2)El transformador en cortocircuito.
V1
I a)
b)
1
j I 1 Xcc
I Rcc 1 c)
Fig.2.19.a)Transformador en cortocircuito. b)Circuito equivalente c)Diagrama fasorial.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 25
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.3.3)La tensión de cortocircuito.
Fig.2.20.: Sobre la definición de la tensión de cortocircuito.
2.3.4)Regulación de tensión en el transformador.
a) b) Fig.2.21.: a)Transformador con carga; b)Diagrama fasorial.
V1
φ jI Xcc
I Xccsen φ
I Rcccosφ φ
φ IR cc
V2'
Fig.2.22.: Diagrama fasorial ampliado.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 26
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.3.5)Transformadores en paralelo. I 13,8 [KV]
Z1
I1
V1
ZL
V2
380 [V]
I
2
Z
2
Carga.
a)
I
b)
I
1
Z'L
V1
I
Z
V'2
V1 2
Z1
1
I
Z1
Z
I
2
2
Z'L
V'2
I
2
c)
d)
Fig.2.23.: a) Diagrama unilineal; b), c) y d) Circuitos equivalentes simplificados.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 27
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.3.6)Corriente Inrush en un transformador.
Fig.2.24.: Transformador en vacío.
Fig.2.25.: Transformador en vacío en estado estacionario.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 28
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
B B
máx
B(t) ^
B
N
H~i
Br
t i1 (t) v(t)
t
Fig.2.26.: Comportamiento de variables al conectar el transformador.
Fig2.27.: Corriente Inrush medida en un transformador.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 29
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.3.7)Obtención de los parámetros del circuito equivalente Ensayo de cortocircuito: IN N1
A
N2
W
V
Vcc
a)
b)
Fig.2.28.: a) Conexionado; b) Circuito equivalente.
Ensayo de vacío:
Io N1
W
Vn
N2
A
V
a)
b)
Fig.2.29.: a) Conexionado; b) Circuito equivalente.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 30
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4) EL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO. 2.4.1)El banco de transformadores monofásicos
Fig.2.30.: a) Conexionado; b) Símbolo.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 31
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.2)Construcción de un transformador trifásico
Fig.2.31.: Desarrollo del núcleo de un transformador trifásico.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 32
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
a) Conexión estrellatriángulo(Υ-∆).
b) Conexión triánguloestrella(∆-Υ).
c) Conexión deltadelta(∆-∆).
d) Conexión estrellaestrella (Υ-Υ).
Fig.2.32.: Conexiones de transformadores trifásicos.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 33
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.3)Desfase entre devanados
A a
Vc VAN
VAB c
Va = Vab
VCN N
Vb VBN
b
B
C
VAB Va Vab
VAN -VBN Vca VCN
Vc
Vb
Vbc
VBN
Fig.2.33.: Desfase entre las tensiones línea-línea en los devanados primario y secundario de un transformador trifásico.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 34
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.4)El circuito equivalente por fase
Fig.2.34.: Transformador trifásico y su circuito equivalente por fase. SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 35
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.5)Grupos de conexión en transformadores trifásicos.
Fig.2.35.. Transformador Delta-Estrella.
U, V, W : Devanados de alta tensión. u, v, w : Devanados de baja tensión.
Norma Alemana.
H1, H2, H3 : Devanados de alta tensión. x1, x2, x3 : Devanados de baja tensión.
Norma Americana.
a)
b)
Fig.2.36.: Diagramas fasoriales de la figura 2.32.a) Tensiones fase-neutro; b) Tensiones entre líneas y fase-neutro.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 36
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
Fig.2.37.: Diagrama fasorial para la definición del grupo de conexión.
Desfase entre
Vv y Vv
: 150 º.
Grupo de conexión del transformador de fig.2.35:
D y 5 Conexión del devanado de alta tensión.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Conexión del devanado de baja tensión.
Múltiplo de 30 grados en que los voltajes de alta y baja están defasados.
Pág. 37
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.6)Grupos de conexión más usuales.
Fig.2.38.: Grupos de conexión más usuales.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 38
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.7)El transformador Zig-Zag.
a)
b)
c)
Fig.2.39.: Transformador en conexión Zig-Zag. a) Conexiones; b) Diagramas fasoriales; c) Distribución de devanados.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 39
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.8)El autotransformador.
Fig.2.40.: Autotransformador elevador de tensión.
a)
b)
c) Fig.2.41.: Autotransformador Reductor: a) fijo; b) variable; c) presentación real.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 40
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.9)Transformadores de medición.
Fig.2.42.: Transformador de medición de corriente.
Fig.2.43.: Conexión de transformadores de medición de voltaje y de corriente.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 41
CAPÍTULO 2
EL TRANSFORMADOR
2.4.10)Transformadores de pulsos.
Fig.2.44.: Transformador de pulsos y su circuito equivalente.
Fig.2.45.: Disparo de un tiristor con un transformador de pulso.
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
Pág. 42
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