8. Regulación de Voltaje y Eficiencia
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Regulación de Voltaje y Eficiencia del Transformador Unidad V
Introducción •
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Debido a que un transformador transformador real tiene impedancia serie dentro de él, su voltaje de salida varía con la carga, aunque el voltaje de entrada permanezca constante. Para comparar adecuadamente transformadores en este aspecto, se acostumbra acostumbra definir una cantidad llamada regulación de voltaje (VR).
Regulación de Voltaje •
La regulación de voltaje a plena carga es una cantidad que compara el voltaje de salida del transformador sin carga (en vacío) con el voltaje de salida del transformador transformador a plena p lena carga. carga. Esta definida por la ecuación
VR
VS ,nl
V S , fl
V S , fl
100%
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Puesto que en vacío, V S = V P /a , la regulación de voltaje puede ser expresada como
V P VR •
V S , fl
a V S , fl
100%
En general, una buena práctica práctica es tener una regulación de voltaje tan pequeña como sea posible. Para un transformador transformador ideal VR = 0%.
Diagrama fasorial del transformador •
Para Para determinar la regulación de voltaje de un transformador, es necesario entender las caídas de voltaje dentro de él.
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Los efectos de la rama de excitación en la regulación de voltaje del transformador transformador pueden ser ignorados, por lo cual sólo deben considerarse considerarse las impedancias serie. La regulación de voltaje de un transformador transformador depende tanto de la magnitud de esas impedancias serie como del ángulo de fase de Ia corriente que fluye en el transformador.
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La forma mas fácil de determinar el efecto efecto de las impedancias y las ángulos de fase de la corriente en la regulación de voltaje del transformador es examinando el diagrama fasorial , un dibujo de los fasores de los voltajes y las corrientes en el transformador.
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En los diagramas fasoriales siguientes, se supone que el ángulo del fasor del voltaje VS es 0°, y los demás voltajes y corrientes se comparan con esa referencia. Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff al al circuito equivalente de la figura anterior, el voltaje en el primario puede ser hallado a partir de V P
a
VS
Req I S
jX eq I S
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La figura siguiente muestra un diagrama d iagrama fasorial de un transformador transformador que opera a un factor factor de potencia p otencia en atraso. Es fácil ver que V P /a > V S para cargas en atraso, tal que la regulación de voltaje de un transformador transformador con cargas cargas en atraso debe ser mayor que cero VR >> 0 .
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En la figura se muestra un diagrama fasorial con factor factor de potencia igual a 1. Aquí de nuevo, el voltaje voltaje en el secundario es menor que el voltaje en el primario, por tanto, em bargo,, esta vez la regulación de VR > 0 . Sin embargo voltaje es un número más pequeño que el obtenido cuando la corriente corriente estaba en atraso.
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Si la corriente secundaria esta en adelanto, adelanto, el voltaje secundario puede ser mayor que el voltaje primario de referencia. Si esto ocurre, el transformador transformador tendrá una regulación de voltaje negativa VR < 0 .
Eficiencia del transformador •
Los transformadores transformadores son comparados y juzgados por su eficiencia. La eficiencia de un aparato está definida por la ecuación
P out P in
100%
P out Pout
P perd
100%
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Para Para calcular la eficiencia de un transformador en una carga dada, se adicionan las pérdidas de cada resistencia y aplique en la ecuación de eficiencia. Puesto que la potencia de salida del transformador es:
Pout •
VS I S cos S
La eficiencia del transformador puede ser expresada por
VS I S cos PCu
PNúcleo
VS I S cos
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Pérdidas en el cobre (I 2R). Estas pérdidas son causadas por la resistencia en serie del circuito equivalente. –
Si está referida al primario:
PCu –
2
I P ReqP
Si está referida al secundario:
PCu
2
I S ReqS
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Pérdidas por corrientes corrientes parásitas. Estas pérdidas son debido al calentamiento calentamiento en el núcleo y son causadas causad as por la resistencia RC . –
Si están referidas al primario: 2
P Núcl Núcleo eo –
V P
RC
Si están referidas al secundario:
P Núcleo Núcleo
V P a RC a
2
2
Problema •
Al probar un transformador de 1000-VA, 230/115-V para determinar su circuito equivalente. equivalente. Los resultados obtenidos son los siguientes:
Todos los datos fueron tomados en el lado primario primario del transformador transformador..
a) Encuen Encuentr tre e el el cir circuit cuito o equi equiva valen lente te del transformador transformador referido a su lado l ado de bajo voltaje. b) Encuentre la regulación de voltaje del transformador transformador en condiciones nominales y (1) PF 0.8 en atraso, (2) PF 1.0 y (3) PF 0.8 en adelanto. c) Determine la eficiencia del transformador transformador en condiciones nominales y PF 0.8 en atraso.
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