sesion 003 - maquinas electricas
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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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El Transformador Ideal
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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El Transformador Ideal
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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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El Transformador Ideal
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
12
SSSOUT
PPPIN
senIVQ
senIVQ
SSOUT
PPIN
IVS
IVS
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El Transformador Ideal
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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Teora de operacin de un
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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Teora de operacin de un
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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