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CIRCUITO EQUIVALENTE

El modelo usado habitualmente en corriente alterna tiene en cuenta las pérdidas de potencia en los devanados y en el núcleo magnético (hierro), y las pérdidas de dispersión de flujo. En este modelo, los parámetros del secundario son traspasados al primario (reducción al primario), los parámetros del secundario son traspasados al primario (reducción al primario), esto consiste en poner otros elementos en el primario que producen el mismo efecto que los elementos originales conectados en el secundario. Se debe tener presente en todo momento que este modelo es válido únicamente en corriente alterna. Esta figura representa el esquema del circuito equivalente donde tenemos desglosado las pérdidas de potencia (en forma de resistencia) en los devanados y en el hierro, y la dispersión de flujo (en forma de reactancia).

con el fin de simplificar los cálculos, se acostumbra a trasladar la resistencia del hierro Rfe (que representa las pérdidas del hierro) y la reactancia magnetizante Xm ( que caracteriza al flujo útil) al principio del circuito, como se puede ver en la figura.

Este modelo de corriente alterna, y mediante la realización de los ensayos de vacío y de cortocircuito se determinan todos los parámetros del circuito equivalente. Publicado por luis alvarez en 11:43 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest

COMO FUNCIONA UN TRANSFORMADOR

Publicado por luis alvarez en 11:10 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest

PRUEBA DE ENSAYO Y CORTOCIRCUITO

Publicado por luis alvarez en 11:09 No hay comentarios: Enviar por correo electrónicoEscribe un blogCompartir con TwitterCompartir con FacebookCompartir en Pinterest

EJERCICIO

Se va a probar un transformador de 15 Kva y 2300/230 V para determinar los componentes de la rama de excitación, sus impedancias en serie y su regulación de voltaje. Se obtuvieron los siguientes datos de las pruebas realizadas al transformador: prueba de circuito abierto (lado de bajo voltaje) Vcab=230v Icab=2.1A Pcab=50w

prueba de corto-circuito (lado de alto voltaje) Vcc=47v Icc=6.0A Pcc=160w

CALCULAR:



Encuentre el circuito equivalente de este transformador referido al lado de alto voltaje.



Encuentre el circuito equivalente de este transformador referido al lado de bajo voltaje.



Calcule la regulación de voltaje a plena carga con un factor de potencia de 0.8 en retraso.



Cuál es la eficiencia del transformador en plena carga con un factor de potencia de 0.8 en retraso?

SOLUCIÓN: 

La relación de espiras de este transformador es a=2300/230 = 10. Los valores de la rama de excitación del circuito equivalente del transformador con referencia al lado secundario (de bajo voltaje) se pueden calcular a partir de los datos de la prueba de cortocircuito. A partir de los datos de la prueba de circuito abierto, el ángulo de impedancia de circuito abierto es: @cab= Cos-1(Pcab) / (Vcab*Icab)

@cab= Cos-1(50w) / (230v*2.1A) @cab=84º

La admitancia de excitación es: Ye= (Icab) / (Vcab) ∟ -84º Ye= (2.1A) / (230v) ∟-84º Ye= 0.00913 ∟-84º S= 0.000954 - j 0.00908

Los elementos de la rama de excitación referida al secundario son

Rns= (1) / (0.000954) = 1051 ohm. Xms= (1) / ( 0.00908) = 110 ohm.

Con los datos de la prueba de cortocircuito,el ángulo de impedancia de cortocircuito es:

@cc= Cos-1 (Pcc) / (Vcc*Icc) @cc= Cos-1(160w) / (47v*6A) @cc= 55.4º

La impedancia en serie equivalente es:

Zes= (Vcc) / (Icc) ∟@cc Zes= (47v) / (6A) ∟55.4º Zes= (7.833∟55.4º Zes= 4.45 + j 6.45 ohm.

Los elementos referidos al primario son:

Reqp= 4.45 ohm

Xeqp=6.45 ohm

El circuito simplificado resultante que se refiere al lado primario se puede determinar convirtiendo los valores de la derivación de excitación al lado primario: Rnp= a2*Rns = (10)2*(1050 ohm) = 105 Kohm. Xmp=a2*Xms = (10)2*(110 ohm) = 11K ohm



Para encontrar el circuito equivalente referido al lado de bajo voltaje, simplemente se requiere dividir la impedancia entre a2.Como a= (Np) 7/ (Ns) = 10, los valores resultantes son: Rn= 1050 ohm Req= 0.0445 ohm

Xm= 110 ohm

Xeq= 0.0645 ohm

la corriente a plena carga en el lado secundario del transformador es:

Is.nominal = (S nominal) / (Vs.nominal) = (15000 VA) / (230v) = 65.2A

Para calcular (Vp) / (a) se utiliza :

(Vp) / (a) = Vs + Req*Is + jXeq*Is

Para un factor de potencia de 0.8 en atraso, la corriente Is= 65.2 ∟ -36.9º A. por lo tanto.

(Vp) / (a) = 230∟0º v + (0.0445 ohm)(65.2∟-36.9º A) + j(0.0645 ohm)(65.2∟-36.9º A) = 230∟0º v + 2.90∟-36.9º v + 4.21 ∟53.1º v = 230 + 2.32 - j1.74 + 2.52 + j3.36 = 234.84 + j1.62 =234.85 + ∟0.40º v

La regulación de voltaje resultante es:

Rv= [ (((Vp) / (a) )-(Vsn) ) / (Vsn) ] * 100% = [ (234.85 v - 230 v ) / (230 v ) ] * 100% = 2.1%



Para encontrar la eficiencia del transformador, primero hay que calcular las pérdidas:

Las pérdidas en el cobre:

Pcu= (Is)2 *Req = ( 65.2 A)*(0.0445 ohm ) = 189w.

Las pérdidas en el núcleo están dadas por:

Pnúcleo = [ (Vp) / (a) ]2 / ( Rn) = (234.85 v)2 / (1050 ohm) = 52.5 w.

La potencia de salida del transformador con este factor de potencia es:

Psal= Vs*Is*cos @ = 230 v * 65.2 A cos 36.9º = 12000 w

Por lo tanto, la eficiencia del transformador con esta condición es:

n= [ ( Vs*Is*cos@ ) / (Pcu+Pnúcleo+Vs*Is*cos@) ] * 100% = [ (12000 w) / ( 189 w + 52.5 w + 12000 w ) ] * 100% = 98.03%