2-1.- ¿El concepto relación de vueltas de un transformador es igual al concepto de voltajes a través del transformador? Explique la respuesta.
Sí. El transformador tiene Np vueltas de alambre en el primario y Ns vueltas de alambre en el secundario. La relación entre el voltaje Vp aplicado al lado primario del transformador y el voltaje Vs producido en el secundario dará como resultado la relación entre ambos conceptos por la siguiente ecuación:
2-2.- ¿Por qué la curva de magnetización impone un límite superior al voltaje aplicado a un núcleo de transformador?
Porque una vez que el pico del flujo alcanza el punto de saturación en el núcleo, un pequeño incremento en el flujo pico requiere un incremento muy grande en la corriente de magnetización.
2-3.- ¿Qué componentes conforman la corriente de excitación de un transformador? ¿Cómo se simulan en el circuito equivalente del transformador?
La corriente de magnetización La corriente de pérdidas en el núcleo
2-4.- ¿Qué es el flujo disperso en un transformador? ¿Por qué es simulado como un inductor en el circuito equivalente del transformador?
Son líneas de flujo que no logran pasar por la superficie del núcleo y se pierden en el espacio. Los flujos Ø I.P y ØI.S que escapan del núcleo y pasan únicamente a través de uno de los devanados del transformador son flujos dispersos. Es simulado porque esta fuga de flujos produce una autoinductancia en las bobinas primaria y secundaria. 2-5.- Haga una lista y describa los tipos de pérdidas que se presentan en un transformador.
Perdidas en el cobre. Son perdidas por calentamiento resistivo en los devanados primario y secundario del transformador. Perdidas por corrientes parasitas. Perdidas por calentamiento resistivo en el núcleo del transformador. Perdidas por histéresis. Están relacionadas con los reordenamientos de los dominios magnéticos en el núcleo durante cada semiciclo. Flujo disperso. Los flujos que escapan del núcleo y pasan únicamente a través de uno de los devanados del transformador son flujos dispersos.
2-6.- ¿Por qué el factor de potencia de la carga afecta la regulación de voltaje del transformador?
Porque para un transformador que opera a un factor de potencia en atraso, la regulación de voltaje es mayor que cero, mientras que para un factor de potencia en adelanto, el voltaje secundario puede ser mayor que el voltaje primario de referencia. Si esto último ocurre, el transformador tendrá una regulación de voltaje negativa (efecto Ferranti). 2-7.- ¿Por qué la prueba de cortocircuito muestra básicamente las perdidas las perdidas en la excitación del transformador?
y
no
Porque las terminales del secundario se cortocircuitan y en el primario se conecta una fuente adecuada de voltaje, entonces se miden el voltaje, la corriente y la potencia de entrada. 2-8.- ¿Por qué la prueba de circuito abierto muestra básicamente las pérdidas de la excitación y no las perdidas ?
Porque esta prueba permite obtener el valor de las llamadas pérdidas en vacío o pérdidas en el núcleo. En ésta prueba el devanado que se alimenta es de bajo voltaje y así resulta más conveniente la medición.
2-9.- ¿Cómo elimina el sistema por unidad el problema de los diferentes niveles de voltaje en un sistema de potencia?
Porque en este sistema las conversiones necesarias se realizan automáticamente por el método en sí. Elimina la necesidad de hacer explicitas las conversiones de nivel de voltaje en todos los transformadores del sistema., sin que el usuario deba preocuparse por la transformación de las impedancias. Debido a que tales transformaciones de impedancias pueden omitirse, los circuitos que contienen transformadores pueden resolverse con facilidad. 2-10.- ¿Por qué los autotransformadores pueden manejar más potencia que los transformadores convencionales del mismo tamaño?
Una razón podría ser porque los transformadores convencionales para sacar la sección del transformador influye tanto la potencia que se va a utilizar como la potencia perdida en el núcleo por el mero hecho de que este induciendo voltaje, en cambio en el auto transformador para calcular la sección del transformador solo influye la potencia que se va a utilizar, esto quiere decir que la efectividad del transformador se incrementa la cantidad de energía que se perdida por efectos dela inducción de la una bobina a la otra. 2-11.- ¿En qué consisten las tomas de derivación (taps) en los transformadores? ¿Por qué se utilizan?
Estas tomas en el transformador permiten que este se pueda ajustar para acomodarse a las variaciones de voltaje de las localidades. Se utilizan porque a veces un transformador se puede usar en una línea de potencia cuyo voltaje varía ampliamente con la carga.
2-12.- ¿Cuáles son los problemas asociados con la conexión trifásica de transformadores en Y-Y?
1. Si las cargas del circuito del transformador están desbalanceadas, los voltajes de las fases del transformador pueden llegar a desbalancearse severamente. 2. Los voltajes de terceras armónicas pueden ser grandes. 2-13.- ¿Qué es un transformador TCUL?
Transformador conmutador de tomas bajo carga. Es aquel que tiene la posibilidad de cambiar la toma mientras se está suministrando potencia.
2-14.- ¿Cómo pueden realizarse transformaciones trifásicas utilizando solo dos transformadores? ¿Qué tipos de conexiones se pueden utilizar? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas?
Se puede lograr esta transformación mediante diferentes conexiones, todas las técnicas que se empleen involucran la reducción en la capacidad de manejo de potencia de los transformadores.
Algunas de las conexiones más importantes con dos transformadores son: -Conexión delta abierta (V-V). -Conexión Y abierta- delta abierta. -Conexión Scott-T -Conexión trifásica en T En cada una de las diferentes conexiones se usan solo dos transformadores o bobinados, como sea el casi esto quiere decir que para que las bobinas sigan entregando el mismo nivel de rendimiento deberían ser forzadas más, y si el rendimiento del transformador con sus tres bobinas estaba al tope cuando se las pase a dos el rendimiento bajará considerablemente, esto es hablando en el caso que se desee hacer esta conexión provisional para reparar una bobina. A parte la mayor ventaja que presentan todos estos tipos de conexiones es que dan la opción de obtener una fase adicional cuando se dispone únicamente de dos.
2-15.- Explique por qué la conexión en delta abierta está limitada a suministrar solo 57.7% de la carga de un banco de transformación delta – delta normal.
Es importante fijarse en los ángulos de los voltajes y corrientes en este grupo de transformadores. Puesto que falta una de las fases del transformador, la corriente de la línea de transmisión es ahora igual a la corriente de fase de cada transformador y las corrientes y voltajes del grupo difieren en un ángulo de 30°. Como que los ángulos de corriente y voltaje son diferentes en cada uno de los dos transformadores, se hace necesario examinar cada uno de ellos individualmente para determinar la potencia máxima que pueden suministrar. Para el transformador 1, el voltaje tiene un ángulo de 150°y la corriente tiene uno de 120°, así que la máxima potencia del transformador 1 se expresa mediante:
P1 = VF * IF* cos(150° - 120° ) P1 = VF * IF* cos 30° P1 = (Ö3 / 2) * V F* IF Para el transformador 2, el voltaje está en un ángulo de 30° y la corriente en uno de 60° de modo que su potencia máxima es P2 = VF * IF* cos(30° - 60° ) P2 = VF * IF* cos (-30° )
P 2 = (Ö3 / 2) * VF * IF Entonces, la potencia máxima del grupo delta-abierto se expresa P = Ö3 * VF * IF La corriente nominal es la misma en cada transformador, aun si hay dos o tres de éstos. El voltaje también es el mismo en cada uno de ellos; así que la relación de la potencia de salida disponible en el grupo delta abierto y la potencia de salida disponible del grupo trifásico normal es PD -abierta / P3-fases = (Ö3 * VF * IF) / (3 * VF * IF) = 1 / Ö3 = 0.577 La potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es sólo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original.
2-16.- ¿Puede un transformador de 60Hz ser operado en un sistema de 50Hz? ¿Qué acciones se deben llevar a cabo para que sea viable esta operación?
Si un transformador de 60 Hz se debe operar a 50 Hz, el voltaje que se le aplique debe reducirse también en un sexto o el flujo máximo en el núcleo será demasiado alto. Si el voltaje de un transformador se reduce por alguna razón, el valor de potencia nominal del transformador debe reducirse en igual cantidad. Si no se hace esta corrección, la corriente en los devanados del transformador excederá la corriente máxima permisible causando sobrecalentamiento
2-17.- ¿Qué ocurre en un transformador cuando se conecta por primera vez a la línea de potencia? ¿Cómo puede minimizarse este problema?
Cuando un transformador se conecta por primera vez a la red durante el encendido del transformador ocurre una corriente de irrupción, que es lo que en los motores equivaldría a la corriente de arranque. Para limitar esta corriente se puede utilizar una resistencia limitadora que se dispara al momento que la corriente exceda un límite programado para que limite la corriente. También se puede aumentar el amperaje de funcionamiento.
2-18.- ¿Qué es un transformador de potencial? ¿Cómo se utiliza?
La función de un Transformador de Potencial, llamados PT´s, es la de brindar mediante un primario devanado especialmente, o acople tipo capacitivo en otros modelos, una conexión segura con los circuitos de Alta Tensión, para reducir el voltaje y aislar galvánicamente su lado secundario y conectarse de forma segura con los circuitos de medida en el lado de baja tensión.
Generalmente los PT's tienen una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos conectados a su secundario. Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de qué tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial. El primario de un transformador de potencial se conecta en paralelo con el circuito de potencia y en el secundario se conectan los instrumentos o aparatos de protección. De esta forma se obtiene un aislamiento entra el lado de Alta tensión con respecto de los circuitos de Baja tensión donde están los voltímetros o instrumentos de medida, relés o controladores.
2-19.- ¿Qué es un transformador de corriente? ¿Cómo se utiliza?
Los transformadores de corriente son transformadores de alta precisión en los cuales la relación de las corrientes primaria a secundaria es una constante conocida que cambia muy poco con la carga. Se utilizan para realizar muestreos de corrientes altas y realizar mediciones con aparatos de medición de baja potencia.
2-20.- Un transformador de distribución está dimensionado para 18Kva, 20,000/480 V y 60Hz. ¿Puede este transformador suministrar de forma segura una carga de 15kVA a 415 V y 50Hz? Explique la respuesta.
Si puede trabajar de manera segura, ya que tanto la potencia nominal como el voltaje han sido reducidos en la misma proporción para trabajar a 50 Hz, por lo que la corriente en los devanados del transformador no excederá la corriente máxima permisible.
2-21.- ¿Por qué se escucha un zumbido al estar cerca de un transformador de potencia?
Este "zumbido" se debe al flujo alterno en el núcleo que produce un fenómeno conocido como magnetoestricción. El "zumbido" del transformador, comúnmente referido como "ruido", se produce principalmente por el núcleo a una frecuencia fundamental del doble de la frecuencia aplicada. El ruido es una característica inherente del núcleo y no puede ser eliminada por completo.
