TRANSFERENCIA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

FUENTE CONSUMOTRANSFERENCIA

Conducción: elemento físico conductor

Inducción: no hay elemento conductor, transferencia por campo

electromagnético

Capacidad: desplazamiento de cargas entre placas de una estructura

Desplazamiento partículas en gases: movimiento de partículas elementales

en recipientes de baja presión..

TRANSFERENCIA

CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

PARTE 1(a) PARTE 2 (b)

Entre dos partes activas ( 1 y 2) varían las FEM y las corrientes

aaa

aaa

tsenIi

tsenEe

.

.. bbb

bbb

tsenIi

tsenEe

.

..

PARTE 1

(a)

PARTE 2

(b)

1 - CONVERSIÓN ELÉCTRICA - ELÉCTRICA

Se presentan tres casos en la conversión eléctrica - eléctrica

CASO 1:

Varían sólo los módulos de E y de I siendo invariables las otras magnitudes

a

a

I

E

b

b

I

E ; ba no varían

Esta estructura es un TRANSFORMADOR basada en los principios del electromagnetismo

CASO 2

Varían todas las magnitudes y puede realizarse una conversión parcial a energía mecánica

ba

ba

ba + energía mecánica

Esta estructura es una MÁQUINA ASINCRÓNICA basada en los principios del electromagnetismo

CASO 3

Caso límite del CASO 2 cuando

0a 0b;

a

a

I

E

b

b

I

E

a

a

I

E

b

b

I

E

Luego la PARTE 1 es corriente alterna y la

PARTE 2 corriente continua

Estas estructuras son

-CONVERTIDOR ROTATIVO ( vías electromagnética)

-RECTIFICADOR (Vía termoiónica o de estado sólido)

2.- CONVERSIÓN ELÉCTRICA MECÁNICA

Por medio de Máquinas rotativas

2.1- Conversión Eléctrica Mecánica: Motor

2.2.- Conversión Mecánica Eléctrica: Generador

Las MÁQUINAS ROTATIVAS son estructuras fundadas en los principios del electromagnetismo y la

transferencia energética puede ser en:

- Forma conductiva

o ambas a la vez

- Forma inductiva

SOLENOIDE SOBRE UN CILINDRO DE HIERRO

Distribución verdadera del flujo

NÚCLEO

SOLENIDE

Líneas de flujo

Sentido saliente

Sentido entrante

SOLENOIDE

Sentido saliente

Sentido entrante

Líneas de flujo

NÚCLEO

Distribución convencional del flujo

Valor máximo

Valor eficaz

f.e.m inducida

REACTOR

(Estructura excitada desde una sola fuente)

1111

111

11

111

11

0

...44,4...2

2

...2

2....2.cos....2

0

EVEV

NfNfE

NfE

tsenNftNfdt

dNe

eV

máxmáx

máxmáx

máx

Reactor sin pérdidas luego: 0;cos.. 11 IVIV

no demanda energía de la red

TRANSFORMADOR

(Estructura doblemente excitada)

Cobre

Conductores

Aluminio

Circuitos eléctricos Barniz, esmalte

Papel, algodón, seda

Partes activas Dieléctricos Plásticos

Inorgánicos

Etc.

Circuito magnético Hierro al silicio (3-4%)

Bastidor o soporte

Partes pasivas Cuba de aceite

Auxiliares

COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR

TIPO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS

A columnasAcorazado

15 kVA 75 kVA 120 kVA

3000 kVA

6000 kVA

TRANSFORMADOR IDEAL

1.- Permeabilidad magnética constante

2.- No hay pérdidas en el hierro (por histéresis y foucault)

3.- No hay flujo disperso

4.- Los solenoides sin resistencia

COLUMNA DE UN TRANSFORMADOR

Vista Ccrte de un ángulo

Bobinado primario

Bobinado secundario

Núcleo magnético

Transformador ideal que tiene el secundario en circuito abierto (en vacío)

máxNfE ...44,4

La fem generada en cualquier arrollamiento

concatenado por el flujo es:.máx

DIAGRAMA FASORIAL TRANSFORMADOR IDEAL EN VACÍO

Transformador sin pérdidas luego: 0;cos.. 11 IVIV

no demanda energía de la red

Pérdidas por histéresis

Pérdidas por corrientes parásitas (Foucault)

GBfkP máxf ... 22

2221

21 .. RIRIPCu

Pérdidas magnéticas

(en el núcleo ferromagnético)

Pérdidas eléctricas

(en el cobre)

PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN EL TRANSFORMADOR

GBfP nmáxh ...

6,1n

DIAGRAMA FASORIAL TRANSFORMADOR REAL EN VACIO

02

0I Corriente de magnetización o de

excitación

Adelanto de respecto de

Avance histerético)

=0I

FORMA DE ONDA DE LA CORRIENTE EN VACÍO

Transformador cargado

DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR EN CARGA

V1n tensión primaria en carga

V2n tensión secundaria en carga

f frecuencia Características nominales I1n corriente primaria en carga nominal

I2n corriente secundaria en carga nominal

Cos φ factor de potencia secundario en carga S Potencia aparente secundaria, potencia normal en carga Regulación : V2 = f(I2 ; φ2)

Características de funcionamiento Rendimiento: 22

1

2 ; IfP

P

CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES

RENDIMIENTO

PARALELO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS

Igualdad de relación de transformación

Condiciones para el paralelo

Polaridades coincidentes

qq

q aE

E

1

2k

k

k aE

E

1

2kq aa

Repartición de la carga: la carga se reparte uniformemente entre los dos transformadores

Transformadores gemelos

PARALELO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS

Transformadores disimiles

Igualdad de relación de transformación

Condiciones de paralelo

Polaridades coincidentes

Repartición de la carga: para que ambos alcancen el 100% de

sus respectivas capacidades, debe cumplirse

q

k

k

q

Z

Z

P

P

TRANSFORMADOR

AUTOTRANSFORMADOR

PRINCIPIO DEL AUTOTRANSFORMADOR

1.- Devanado serie

2.- Devanado común

tensión superior de la potencia

nominal

tensión inferior de la potencia

nominal

2VVx 21 VVVH

La tensión del lado de baja tensión es la tensión del devanado común

La tensión del lado de alta tensión es la suma vectorial de las tensiones

xV 2V

HV

Las relaciones entre tensiones inducidas es:

Las corriente por los devanados es:

Como están casi en concordancia de fase su módulo es:

22

11 .EN

NE

21

1

NN

N

I

I

L

H

LHx III

AUTOTRANSFORMADOR

xV

HV

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

Banco de tres

transformadores

monofásicos

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

TRANSFORMQDOR

ÚNICO

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

Grupos de conexiones elementales

ESTRELLA

ESTRELLA

TRIÁNGULO

TRIÁNGULO

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

ESTRELLA

TRIÁNGULO

TRIÁNGULO

ESTRELLA

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

TRANSFORMADOR SCOTT

M Transformador “principal”

Lado trifásico con punto medio O

Lado bifásico: devanado único bb´

T Transformador “excitador”Un solo devanado a cada

lado con una toma a la 0,866 espiras desde A en el

lado trifásico.

Lado bifásico devanado aa`

`

Transformación de una tensión trifásica en otra bifásica

A,B,C Fases del sistema trifásico

N neutro del sistema trifásico

aa´ y bb´ fases del sistema bifásico