Sesion 003 - Maquinas Electricas

7/25/2019 Sesion 003 - Maquinas Electricas

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INTRODUCCIN ATRANSFORMADORES

Tema: Teora de Transformadores

Expositor: Luis Alberto Ruiz Cuadrado

Octubre 2014 1


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Contenido

1) Introduccin

2) Por qu son importantes?

3) Tipo y Construccin deTransformadores

4) El transformador Ideal

5) Problema de Aplicacin

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Introduccin

Est compuesto por dos o ms bobinas de alambre conductor,

enrolladas alrededor de un ncleo ferromagntico comn.

Un Transformador es un dispositivo que cambia la potencia elctricaalterna con un nivel de voltaje a Potencia Elctrica Alterna con otronivel de voltaje mediante la accin del campo magntico.

Stephen J. Chapman

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Introduccin

Uno de los devanados del transformador debe ser conectado a la

fuente de energa elctrica alterna. A este devanado, lo llamaremos

Devanado Primario.

El otro devanado, o quizs los otros, ser conectado directamente a la

carga a la que se va a suministrar el fluido elctrico. A este devanado

lo llamaremos Devanado Secundario.

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Por qu son importantes?

El primer Sistema de Distribucin fue construido por Thomas Edison y

entro en operacin en 1882.

P = V * IPrdidas de P en cables

Cadas de voltaje

reas de servicio reducidas

Con la invencin del transformador se pudieron eliminar las restriccionesde un sistema de transmisin en DC.

Los sistemas de Transmisin elevan el voltaje para transmitirlo a la salida

y a la llegada lo vuelven a reducir para poder energizar las cargas.

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Por qu son importantes?

4,8 KV

138 KV

138/13,8 KV

13,8 KV

120 V 6


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Tipo y Construccin

Los transformadores de Potencia se construyen de dos formas llamadas:

Transformador Tipo Ncleo y Transformador Tipo Acorazado.

El ncleo de cualquiera de estos transformadores est construido en

base a delgadas lminas de acero aisladas elctricamente entre si para

disminuir las corrientes parsitas.

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Tipo y Construccin

Dependiendo de la utilizacin que se les de o del nivel de voltaje, a los

transformadores se los puede subdividir en los siguientes grupos:

Transformador de Unidad o Elevador

Transformador de Subestacin o Reductor Transformador de Distribucin.

A ms de los tipos sealados, existen 2 tipos de transformadores

especiales y muy utilizados en los Sistemas de Potencia:

Transformador de Potencial

Transformador de Corriente

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El Transformador Ideal

Un Transformador Ideal es un dispositivo sin prdidas que tiene undevanado de entrada y un devanado de salida .

Stephen J. Chapman

0(Fe)ncleodelmaterialdelareluctanci

(Fe)ncleodelmaterialdel)a(resistenciR

0secundariobobinaladeconductordelinherentearesistenciR

0primariabobinaladeconductordelinherentearesistenciR

nucleo

Parsitas-Inucleo

s

p

Histresis

Joule

Joule

Joule

SecundariodevanadodeespirasdeNmeroN

PrimariodevanadodeespirasdeNmeroN

SecundarioVoltajeV

PrimarioVoltajeV

S

P

S

p

t

t

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SP

S

P

S

p

N

N

N

N

V

V aa

t

t

La expresin que relaciona a los parmetros de voltaje y nmero de

espiras es:

Si consideramos que en un transformador la potencia que entra es igual

a la que sale, se puede deducir que:

S

P

SP

I

I

atItI

1NN

SP

Dado que en los voltajes y corrientes son fasores, se establece que el

transformador cambia estos fasores en magnitud mas no en ngulo.

Los transformadores reales tienen en los terminales del mismo un par de

marcas o puntos, los cuales van a indicar su polaridad. 10


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Los smbolos esquemticos de un transformador seran:

En circuitos esquemticos, los transformadores pueden ilustrarse de la

forma ilustrada, siempre resaltando las marcas de polaridad en sus

terminales.

Las polaridades del

voltaje son las

mismas con

respecto a los

puntos en cada lado

del ncleo.

Las corrientes fluyen

en sentido contrario

en cada lado del

ncleo, esto essaliendo y entrando

del transformador..


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POTENCIA DE UN TRANSFORMADOR IDEAL

SSSOUT

PPPIN

IVP

IVP

cos

cos

SPentoncesIdeni

VdeningulosafectanoTqueDado

:,

OUTIN

OUTIN

OUTINPPOUT

P

P

OUT

SS

QQ

PPIVP

aIa

VP

cos

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SSSOUT

PPPIN

senIVQ

senIVQ

SSOUT

PPIN

IVS

IVS


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TRANSFORMACIN DE IMPEDANCIA

PV SV LZL

Z'

SI

PI

P

P

L

S

S

L

I

VZ

I

VZ '

LL

L

L

L

L

S

P

P

S

L

L

P

P

S

S

L

L

ZaZ

aZ

Z

aaZ

Z

I

I

V

V

Z

Z

I

V

IV

Z

Z

2

2

'

1

'

11

'

''

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Problema de Aplicacin 1

Un sistema de potencia monofsico consta de un generador de 480V

y 60Hz que suministra potencia a una carga Zcarga=5+j3 Ohm a

travs de una lnea de transmisin de impedancia ZLnea=0,18+j0,24

Ohm.

Cul ser el voltaje de la carga?

Cual ser la Potencia perdida en la Lnea de transmisin?

34 jZ

0480V

LneaI

GI

10:1

1T

1:10

2T

LneaZ

18.0 24.0j

aCI

arg

gaCarV

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Teora de operacin de un

Transformador Real

El transformador ideal del que hasta ahora hemos hablado no se puede

fabricar.

Lo que si se puede fabricar es un transformadorreal.

El Transformador Ideal y el Transformador Real son muy parecidos, perosolo hasta cierto punto. Su principal diferencia: lasprdidas.

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Transformador Real

La curva de histresis de un transformador relaciona a la fuerza

magnetomotriz producida en l y a la intensidad de flujo magntico

producida por ella.

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Transformador Real

Como ya se dijo anteriormente, el funcionamiento de un transformador se

basa en la ley de Faraday.

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Donde:

El flujo ligado total a travs de la bobina no es justamente N; donde N es

el nmero de vueltas de la bobina, puesto que el f1ujo que pasa a travs

de cada vuelta de la bobina es ligeramente diferente al de las dems,

dependiendo de la posicin de la vuelta dentro de la bobina. Por tanto, el flujo medio por vuelta est dado por:

La Ley de Faraday puede escribirse como:


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PREGUNTAS

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