Estudi de les característiques i funcionament dels transformadors. Descripció dels principals tipus de transformadors: potència monofàsics i trifàsics i autotransformadors.

1. MÀQUINES ELÈCTRIQUES: TRANSFORMADORS ELECTROTÈCNIA Glòria García García 2011

7. Generació i transport e. elèctrica Consum Generació 15-30 kV Transformador Elevador Transport 380-400kV Distribució Transformador Consum 240-400 V Transformador Reductor 15kV

13. NUCLI PER DEBANAT CUIRASSAT

17. FUNCIONAMENT EN BUIT Primari Secundari El fluxe que passa per cada espira en els dos enrotllaments és el mateix, per tant la tensió que apareix en el secundari és: Comparant les dos eqüacions Transformador Reductor Transformador Elevador

20. FUNCIONAMENT: RELACIÓ ENTRE I Considerant que l a conversió es realitza pràcticament sense pèrdues : Pot entrada  Potència sortida P 1  P 2 : U 1 ·I 1 =U 2 ·I 2 Considerant que l a tensió del secundari en càrrega és la mateixa que en buit: U 2buit  U 2càrrega Les relacions de tensions i corrents són INVERSES El transformador no modifica la potència que es tranfereix, tan sol altera la relació entre tensions i corrents.

22. SIMBOLOGIA TRANSFORMADORS Autotransformador Transformador trifàsic

27. CICLE DE HISTÈRESI MAGNÈTICA X: es representa la intensitat de camp magnètic que s’origina en una bobina quan es recorreguda per un corrent. Y: representa la inducció magnètica que apareix en el material ferromagnètic com a conseqüència del camp magnètic de la bobina.

28. CICLE DE HISTÈRESI Corba de magnetització no lineal Saturació  alineació de dominis Cuando H torna a 0 el material conserva part de la seva magnetizació. Té memòria. H té que fer-se negativa per tornar a tener una magnetització 0. Saturació en la direcció oposada. H Camp aplicat B Magnetizació Una vegada el material s’ha magnetitzat, retindrà part de la seva magnetització. Recorda la seva història.

29. CORBA HISTÈRESI MAGNÈTICA Punt o: El material no es magnetitzat i no apareix la inducció. Tram o-a: Aumenta la H i en el material apareix una inducció magnètica fins arribar a un punt de saturació.

30. CORBA HISTÈRESI MAGNÈTICA Tram a-b: es va reduïnt la intensitat de camp en la bobina. La B disminueix també però en una proporció menor que abans. Punt B: la H és nul·la però el material encara manifesta una B o magnetisme remanent. (Br)

31. CORBA HISTÈRESI MAGNÈTICA Tram b-c: s’inverteix el sentit del camp magnètic perquè es canvia el sentit de la I de la bobina. Punt c: la B és nul·la s’ha eliminat el magnetisme remanent i per això s’ha hagut de donar una H invertida denominada HC o intensitat coercitiva.

32. CORBA HISTÈRESI MAGNÈTICA Tram c-d: es segueix aplicant una H negativa i la inducció augmenta fins arribar a la saturació.

33. CORBA HISTÈRESI MAGNÈTICA En el tram d-e-f-a: es completa el cicle i i la corba no passa per o degut a la histèresi.

35. TRANSFORMADOR IDEAL Si apliquem una V1 altern es produeix I1 que estarà desfasada un  1 i aquesta produirà un fluxe variable. El  sinusoïdal induirà una E1 de sentit contrari. La I1 està en fase amb el fluxe. Aquest  indueix en la bobina 2 una E2. E1 i E2 estan en fase i produïdes pel mateix  . Si connectem una Z als extrems de la bobina 2, circularà una I2 i el seu valor i desfase dependrà de la càrrega.

36. TRANSFORMADOR EQUIVALENT Circuit equivalent Circuit primari Circuit secundari

38. TRANSFORMADOR REAL Fluxe comú Fluxe dispersió Fluxe dispersió Fluxe comú Fluxe dispersió V 1 =-E 1 +R 1 I 1 +jX 1 I 1 I 0 = corrent buit I m = corrent magnetització I fe = corrent degut a la histèresi i paràsits V 2 =E 2 -R 2 I 2 -jX 2 I 2

39. Circuit equivalent pèrdues en bobines Al tancar-se el secundari circularà per ell un corrent I s (t) que crearà una nova força magnetomotriu N s ·I s (t) La nova fmm NO podrà alterar el fluxe, ja que si així fos es modificaria E p que està fixada per U p. U s (t) U p (t)  (t) R P X P Fluxe de dispersió Resistència interna e p (t) R S Resistència interna X S Fluxe de dispersió I s (t) e s (t) Les caigudes de tensió R p i X p són molt petites, per tant, U p  E p

40. Es considera que el transformador té una r=1 connectant els elements en sèrie de les dues bobines. El circuit equivalent permet calcular totes les variables incluint pèrdues i rendiment. Els elements del circuit equivalent s’obtenen mitjançant assaigs normalitzats . Una vegada resolt el circuit equivalent els valors reals són molt semblants als de l’assaig. Circuit equivalent pèrdues en el nucli i en les bobines X p U s (t) U 1 (t) R p R s X s I s (t) I p (t) X m I m R c I c I 0 Circuit equivalent d’un transformador real

41. BALANÇ DE POTÈNCIES i  Entrada Primari Nicli Secundari Sortida

42. U S (t) U P (t) I S (t)=0  (t) I 0 (t) Secundari en circuit abert: Is=0 Tensió i freqüència nominal Condicions assaig: Resultats assaig: ASSAIG DE BUIT A W Pèrdues en el ferro W Corrent de buit A Paràmetres circuit R fe , X 

45. U s (t)=0 Secundari en curtcircuit Condicions d’assaig: Tensió primari molt reduïda Corrent nominal I pn, I sn ASSAIG DE CURTCIRCUIT U cc (t) I sn (t)  (t) I pn (t) A W Resultats assaig: Pèrdues en el coure W Paràmetres circuit R cc =R p +R s X cc =X p +X s Com la tensió de l’assaig és molt baixa hi haurà poc fluixe, i per tant les pèrdues en el ferro seran despreciables.

46. Al estar el secundari en curtcircuit es pot despreciar la branca en paral·lel. Al ser el fluxe molt baix respecte al nominal I 0 és despreciable ASSAIG DE CURTCIRCUIT U cc (t) R CC X cc I P (t)=I S (t) R CC =R P +R S X CC =X P +X S U cc (t) R P X P R S X p I S (t) I P (t) X  I  R fe I fe I 0

47. ASSAIG DE CURTCIRCUIT U cc (t) R CC X cc I 1n (t)=I 2 ’(t) R CC =R p +R s X CC =X p +X s I p =I s U cc  CC U Rcc U Xcc Diagrama fasorial P CC són les pèrdues totals en el Cu Les del Fe són despreciables Tensions relatives de cortcircuit: s’expressen percentualment

51. Connexions en Estrella (Y) Connexions en Triangle (D) TRANSFORMADORS TRIFÀSICS