Calculo de transformadores, Study notes of Engineering

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Cálculos DE TRANSFORMADORES

SAMUEL ORTIZ GONZALEZ 18110138

 Introducción General a los Transformadores  Un transformador es un dispositivo eléctrico que permite transferir energía eléctrica entre dos o más circuitos mediante la inducción electromagnética. Su función principal es modificar los niveles de tensión y corriente para adaptarlos a las necesidades de los sistemas eléctricos, ya sea para elevar o reducir el voltaje.  Los transformadores están compuestos por un núcleo magnético y dos o más devanados de alambre conductor (denominados primario y secundario). Cuando una corriente alterna fluye por el devanado primario, genera un campo magnético variable que induce una corriente en el devanado secundario.

Tipos de Transformadores Existen diversos tipos de transformadores según su aplicación y diseño. A continuación se describen los más comunes:  Según su Construcción  Transformadores de Núcleo: El núcleo magnético es el componente principal que sostiene los devanados. Se usan en aplicaciones de baja y media potencia.  Transformadores de Toroide: Tienen un núcleo en forma de anillo, lo que reduce las pérdidas de flujo magnético y mejora la eficiencia.  Transformadores Encapsulados: Están recubiertos con una resina o material aislante para protegerlos contra condiciones ambientales adversas.

Tipos de Transformadores Existen diversos tipos de transformadores según su aplicación y diseño. A continuación se describen los más comunes:  Según el Tipo de Enfriamiento  Transformadores de Enfriamiento Natural (ONAN): Utilizan aire natural para enfriar el núcleo y los devanados.  Transformadores de Enfriamiento Forzado (ONAF): Utilizan ventiladores o sistemas de refrigeración para mejorar la disipación de calor.  Transformadores de Enfriamiento por Aceite (OFAF): Utilizan aceite como medio refrigerante para mejorar la transferencia de calor.

Tipos de Transformadores Existen diversos tipos de transformadores según su aplicación y diseño. A continuación se describen los más comunes: Según el Número de Fases

• Transformadores Monofásicos: Poseen un solo devanado primario y uno secundario. Se utilizan principalmente en sistemas residenciales.
• Transformadores Trifásicos: Tienen tres devanados primarios y tres secundarios. Son comunes en sistemas industriales y de distribución eléctrica.

CONCEPTOS  Conceptos Clave sobre Transformadores  Potencia Nominal (kVA o MVA)  La potencia nominal es la máxima potencia que un transformador puede suministrar sin sobrecalentarse. Se mide en kilovolt-amperios (kVA).  Relación de Transformación (n)  La relación de transformación es la relación entre el número de vueltas del devanado primario y el número de vueltas del devanado secundario:  Donde:  : Número de vueltas del primario  : Número de vueltas del secundario  También se puede expresar en función de las tensiones:  Donde:  : Voltaje primario  : Voltaje secundario

CONCEPTOS  Eficiencia ()  La relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada:  Regulación de Tensión  La regulación de tensión es la variación de la tensión de salida del transformador desde vacío hasta plena carga.

FORMULAS CLAVE Parámetro Fórmula Relación de transformación Corriente en el primario Corriente en el secundario Pérdidas totales Datos del fabricante Pérdidas en el hierro Datos del fabricante Pérdidas en el cobre Eficiencia Regulación de tensión Impedancia del transformador R= resistencia X= reactancia

PASOS PARA CALCULOS  4. Calcula la Relación de Transformación  La relación de transformación se calcula como:  5. Considera las Pérdidas del Transformador  Las pérdidas del transformador se dividen en dos categorías:  Pérdidas en el hierro: Dependen de la tensión aplicada y ocurren en el núcleo magnético.  Pérdidas en el cobre: Dependen de la corriente que circula por los devanados y se generan por el efecto Joule.  6. Calcula la Eficiencia del Transformador  La eficiencia del transformador se calcula como:  Donde:  : Potencia de salida en kW  : Potencia de entrada en kW  7. Calcula la Regulación de Tensión  La regulación de tensión se calcula como:  Donde:  : Tensión de salida cuando el transformador está sin carga  : Tensión de salida cuando el transformador está a plena carga

EJEMPLO  Ejemplo Práctico Completo  Datos del Transformador:  Potencia nominal: 100 kVA  Voltaje primario: 13200 V  Voltaje secundario: 480

Calculo para el primario y secundario

Relación de espiras Donde:

• Np = Número de espiras en el primario
• Ns= Número de espiras en el secundario
• Vp = Tensión en el primario
• Vs= Tensión en el secundario Ejemplo Práctico:
• Voltaje primario (Vp): 230 V
• Voltaje secundario (Vs): 12 V
• Frecuencia (f): 60 Hz
• Área efectiva del núcleo (A): 25 cm² = 0.0025 m2m^2m
• Densidad de flujo magnético (B): 1.2 T Cálculo del número de espiras para el primario: Cálculo del número de espiras para el secundario: