Ensayos De Tencion Y Com'presion

EFICIENCIA DE TRANSFORMADORES

Un transformador de 500 KVA., tiene unas perdidas en el hierro de 930 W al voltaje nominal y 3600 W de pérdidas en el cobre a plena carga, con base en estos datos podemos calcular la eficiencia a una carga que sea el 50%, con factor de potencia del 80%.

La suma de las pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas es llamada las perdidas en el hierro o en el núcleo del transformador; será designada con . Las perdidas en el núcleo son perdidas constantes del transformador.

La suma de las perdidas I2R en el primario y el secundario son llamadas las pérdidas en el cobre PCU : . Esto muestra que las pérdidas en el cobre varían con el cuadrado de la corriente.

La eficiencia η puede encontrase a partir de . Partiendo de esta ecuación la eficiencia es el 98%.

Debido a que los cambios en el factor de potencia de la carga no modifican las pérdidas, elevar el factor de potencia de la carga mejorará la eficiencia del transformador. Las pérdidas se convierten entonces en una proporción menor de la potencia total de entrada. La eficiencia sin carga del transformador es cero. Pero las cargas elevadas aumentan las pérdidas en el cobre, las cuales varían con el cuadrado de la corriente, disminuyendo por lo mismo la eficiencia. La operación con eficiencia máxima ocurre con el valor medio de la carga.

La eficiencia máxima ocurre cuando las pérdidas en el cobre son iguales a las pérdidas en el hierro. Entonces:

Resolviendo para este transformador la carga que genera eficiencia máxima es cuando ella sea el 50% de la potencia del trafo, esto es cierto para la mayoría de los transformadores.

Los datos anteriores solo representan los valores de la potencia desde la óptica de la eficiencia veamos con un ejemplo el impacto de la eficiencia en la energía.

Un transformador de 50 kVA tiene unas perdidas en el hierro de 180 W al voltaje nominal y 620 W de pérdidas en el cobre a plena carga. Calcúlese la eficiencia en todo el día del transformador cuando trabaja con las siguientes cargas al factor de potencia unitario: plena carga, 8 horas; mitad de la carga 5 horas; un cuarto de carga, 7 horas; y sin carga, 4 horas.

1. Puesto que las pérdidas en el hierro existen durante las 24 horas que el transformador está energizado, la pérdida total en el hierro es

2. Las pérdidas totales de energía en el cobre vienen dadas por Puesto que las pérdidas en el cobre varían con el cuadrado de la carga, las pérdidas totales de energía en el cobre se encuentran como sigue: a lo largo de las 20 horas que el transformador alimenta una carga.

3. La pérdida total de energía a lo largo del periodo de 24 horas es:

4. La salida total de energía

La eficiencia en todo el día es importante cuando el transformador está conectado para alimentar las 24 horas completas, como es lo común en los sistemas de distribución de corriente alterna. Es normal calcular su eficiencia con factor de potencia unitario. Con cualquier otro factor de potencia, la eficiencia en todo el día sería más baja porque la salida de potencia sería menor para las mismas pérdidas.

La eficiencia general de energía de un transformador de distribución a lo largo de las 24 horas es alta independientemente de las variaciones de carga y de las condiciones del factor de potencia. Una baja eficiencia diaria existe sólo cuando existe una falta completa de uso del transformador, o durante la operación con factores de potencia extremadamente bajos.

CONCLUSIONES:

• Para que los transformadores funcionen eficientemente su carga debe ser al menos el 50% de la potencia instalada del trafo.

• La sumas de las perdidas del cobre y en el núcleo de un trafo de 500 kVA traducidas a energía serian de 6125 Kwh., suponiendo un valor de $ 30 por kWh tendríamos un valor de $ 5´512.500, solo por mantener encendido el transformador.

• Cerca del 25% del valor del consumo energético en las localidades se esta pagando por mantener transformadores con una carga cercana al 30%.

Los transformadores de distribución están presentes en todas las instalaciones industriales y comerciales. Ellos permanecen conectados de forma continua y es poca la información que se tiene respecto de sus rendimientos, quizás debido a que es poca la injerencia que tiene el usuario respecto de estos equipos.

La eficiencia de un

transformador de distribución

Un transformador de distribución normal tiene pérdidas debido a varias razones:

a) Pérdidas en el devanado primario (I²R).

b) Pérdidas en el devanado secundario (I²R).

c) Pérdidas de magnetización (función de frecuencia y del hierro del núcleo).

d) Pérdidas de origen dieléctrico (por el medio aislante,

aceite por ejemplo).

e) Pérdidas de tipo parasitarias (asociadas a corrientes

parásitas).

La expresión de las pérdidas

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