Circuitos Magnéticos Alimentados con C.A.
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Circuitos Magnéticos Alimentados con C.A. Circuitos Magnéticos Alimentados con C.A. Presentation Transcript

  • Circuitos Magnéticos Alimentados por Corriente Alterna Ley de Faraday Relación de Transformación Circuito Equivalente Transformador Monofásico Regulación de Tensión y Rendimiento Polaridad relativa
  • La ley de Faraday establece que si un flujo pasa por una vuelta de una bobina de alambre, se inducirá un voltaje en la vuelta del alambre, proporcional a la tasa de cambio en el flujo con relación al tiempo. En forma de ecuación, En donde eind es el voltaje inducido en la vuelta de la bobina y es el flujo que pasa por la vuelta. Si una bobina tiene N número de vueltas y el mismo flujo pasa por todas ellas, entonces el voltaje inducido a través de toda la bobina se expresa por: φ
  • dt d Ne φ −= φmax + - VCA Ley de Faraday Ley de Lenz x x x x x x x e φmax (variable) Área C (cerrada) I ificticia
  • ificticia φmax t I II III IV I. Flujo magnético creciendo, semiciclo positivo II. Semiciclo positivo. Flujo en descenso III. Semiciclo negativo, flujo en ascenso IV. Semiciclo negativo, flujo en descenso x x x x x x x x x x x x x x e e e e ificticia ificticia ificticia
  • La fuerza electromotriz inducida por un circuito magnético se atrasa 90° al θmax.
  • eprimario: por donde se alimenta el transformador secundario primario e eat =Δ 1 2 1 2 1 2 2 44,4 44,4 N N N N t max max e ea === φ φSi se alimenta por el lado2 2 1 2 1 2 1 1 44,4 44,4 N N N N t xma max e ea === //φ φ Si se alimenta por el lado 1 esecundario: por donde se conecta la carga Por Definición: φmax Lado 1 Lado 2
  • La relación existente entre la tensión del primario (Ep) y la tensión del secundario (Es) es igual a la relación entre el número de espiras del primario (Np) y el número de espiras del secundario (Ns). En consecuencia podemos decir que: Y efectuando la transposición de términos tenemos: Fórmula de la cual deducimos que la tensión inducida en el secundario es proporcional a la relación del número de vueltas del secundario con respecto a las del primario. Por tanto, a la relación entre vueltas o entre tensiones del primario y secundario se denomina relación de transformación.
  • Circuito Equivalente Transformador Monofásico Regulación de Tensión Rendimiento Polaridad relativa
  • Válvula de sobre presión Tierra Tanque o Cuba Aceite aislante Cadena de aisladores Devanado de alta tensión Devanado de baja tensión
  • Polaridad relativa: Es el sentido instantáneo de la fuerza electromotriz inducida (F.E.M) en el arrollado Polaridad relativa Método Teórico (Corriente Alterna) Método Práctico (Corriente Alterna)
  • + - + - Vs Vp e1 e2 φmax I
  • Método de Corriente Alterna para la determinación de la polaridad. Se realiza puenteando uno de los terminales de alta tensión con uno del lado de baja tensión, alimentando con un variac hasta una tensión apropiada para realizar la comparación entre la tensión aplicada y la tensión medida entre los otros dos terminales libres del transformador.
  • 1.- Si Vt < Vr La Polaridad es Sustractiva 2.- Si Vt > Vr La Polaridad es Aditiva H1 y X1 tienen igual polaridad H2 y X2 tienen igual polaridad H1 y X2 tienen igual polaridad H2 y X1 tienen igual polaridad Conclusión Conclusión ó ó
  • Circuito Equivalente Ensayo en Vacío Ensayo Voltiamperimetrico Ensayo en Corto - Circuito Esquemas Circuital y Parámetros Medidos Nota: Todos los ensayos son realizados a temperatura ambiente
  • Esquema Circuital del Ensayo en Vacío Parámetros Medidos Vo (Tensión en Vacío) Io (Corriente en Vacío) Po (Potencia activa en Vacío) Tensión Nominal del devanado (Vn) Corriente nominal (Io = 5% In) Perdidas V El ensayo en Vacío consiste en alimentar a tensión nominal uno de los devanados mientras el otro permanece abierto, por lo general se alimenta por el lado de baja tensión y se utiliza para determinar los parámetros de la rama magnetizante. H1 H2X1 X2
  • gc Jbm gc Jbm
  • ( ) Aproximaciones del ensayo en vacío Po= |Io|2 r1 + pfe como Io es muy pequeña Pfe= pérdidas en el hierro pfe= pfoucault + phisteresis Obtención de los parámetros del ensayo en vacío Po= VoIocosӨo Өo= po VoIo cosӨo -1 Cálculo de la admitancia |Yo|= |Io| |Vo| Ω Yo= |Io| |Vo| -Өo = gc - jbm Nota: Los parámetros encontrados son referidos al lado donde se realicen las mediciones, en nuestro caso, al lado de baja tensión. V1 = e1 + I1(r1 + jX1) I1(r1 + jX1) 0≈ V1 ≈ e1
  • Esquema Circuital del Ensayo en Corto - Circuito Parámetros Medidos Vcc (Tensión en Corto - Circuito ) Icc (Corriente en Corto - Circuito) Pcc (Potencia activa en Corto - Circuito) Voltaje de Corto - Circuito (3 – 10)% Vn Corriente de Excitación (Icc =In) Pcu + Pnucleo A El ensayo en Corto – circuito consiste en alimentar uno de los devanados a tensión reducida (por lo general el de alta tensión) hasta que el amperímetro mida la corriente nominal mientras el otro lado permanece cortocircuitado. Este ensayo se realiza para determinar la Impedancia de Corto - Circuito
  • gc Jbm Icc
  • Aproximaciones en el ensayo en Corto - Circuito pnúcleo Vaplicada (3-10)% Vn pnúcleo≈ 0 Pcur=pcur1,r2 + pnúcleo ≈ pcur1 + pcur2 Determinación de los parámetros en el ensayo en Corto - Circuito Pcc=VccIcccosӨcc ( )Өcc= pcc VccIcc cosӨcc -1 |Zeq|=|Zcc|= Vcc Icc Zeq=Req + Jxeq=|Zeq| Өcc (vista desde el lado que se alimentó)
  • Esquema Circuital del Ensayo Voltiamperimetrico Parámetros Medidos Corriente (I) y Tensión (V) Dc H1 H2 H1 H2 X1 X2 Se utiliza para determinar la resistencia de los devanados, conectando una fuente de corriente continua para eliminar el efecto inductivo de los mismos, primero se realiza por el lado de alta y luego por el de baja. Rh cc = V/I Rx cc = V/I
  • ( )     + °+ + °+ + °°               °= TF R-R TF RR cdeqcaeqcdqecaeqtf 5.234 5.234 5,234 5,234 θ θ θθθ Corrección de resistencia por temperatura TF: Temperatura de funcionamiento θº: Temperatura ambiente RCA TF > RCA θº > RCD θºRCA θº > RCD θº xx x x x x x x x x xx xx x x xx x xxx xxx xxx RCD θ º RCA θ º RCA TF Req tf CA: Resistencia equivalente a temperatura de funcionamiento en corriente alterna R esq.θ º CD : Resistencia equivalente a temperatura ambiente en corriente directa R esq.θ º CA : Resistencia equivalente a temperatura ambiente en corriente alterna
  • Regulación de Tensión: Es la variación que sufre la tensión secundaria desde su condición en vacío hasta su condición en carga, manteniendo la tensión de alimentación constante. R= V2o V2o V2c X 100 Ic I2 e2 I1 e1 Im Io I1 + Io V1 V2
  • Casos de Regulación Factor de Potencia (+) Factor de Potencia (-) Factor de Potencia (1) Regulación Positiva Regulación Negativa Regulación 0 Regulación Positiva Regulación Positiva Diagrama Fasorial Diagrama FasorialDiagrama Fasorial
  • I2 * Xeq V2o = e2 θθ Diagrama Fasorial cuando El Factor de Potencia esta en retraso (-) I2 e2 I2 * req V2c
  • I2 Diagrama Fasorial cuando El Factor de Potencia esta en adelanto (+) Caso (1): Regulación Positiva θ θ V2o = e2 e2 V2c I2 * req I2 * Xeq
  • I2 θ V2o = e2 e2 V2c I2 * req I2 * Xeq Diagrama Fasorial cuando El Factor de Potencia esta en adelanto (+) Caso (1): Regulación negativa
  • I2 * Xeq I2 * req I2 θ V2o = e2 e2 V2c Diagrama Fasorial cuando El Factor de Potencia esta en adelanto (+) Caso (1): Regulación cero
  • I2 * Xeq Diagrama Fasorial cuando El Factor de Potencia es igual a 1 V2cI2 e2 I2 * req V2o = e2
  • ɳ Rendimiento: Es el cociente de la potencia activa de salida entre la potencia activa de entrada. ɳ = P. salida P. entrada 100X
  • Pentrada = Pnúcleo + Pcu + Psalida Psalida = V2 I2 cosΦ Para un Rendimiento máximo se busca la derivada parcial del rendimiento respecto a la corriente I2 0 2 = ∂ ∂ I η eqnúcleo rIP 2 2=Pnúcleo = Pcu eq núcleo r P I =2 Cos Φ = 1 Cos Φ = 0.9 Cos Φ = 0.8 ɳ I2 eq núcleo r P I =2