Universidad Distrital Francisco José de Caldas Transformadores.

Regulación de voltaje en un transformador

RESUMEN: A partir de la medición de voltajes y corrientes, se determinó la regulación de voltaje de un transformador de 120/12 V a 1A, usando los resultados obtenidos se realizaron cálculos matemáticos para obtener estos parámetros. Comprobando el margen de error en la regulación de voltaje.

PALABRAS CLAVE: transformador, regulación de voltaje.

ABSTRACT: From the measurement of voltages and currents transformer 120/12V at 1A, was determined the voltage regulation, results using mathematical calculations this parameter was obtained. Was checked the error in the voltage regulation.

1 OBJETIVO

Calcular la regulación de voltaje del transformador monofásico.

Realizar las mediciones respectivas para realizar los cálculos requeridos.

2 INTRODUCCIÓN

Los transformadores son máquinas eléctricas muy utilizadas en el mundo, estos se encuentran en la mayoría de los aparatos eléctricos que utilizamos actualmente. Conocer las capacidades de los transformadores nos permite un mejor uso de estos dispositivos y la optimización en el diseño según las necesidades emergentes.

3 MARCO TEÓRICO

3.1 TransformadorEl transformador es un dispositivo que permite modificar potencia eléctrica de corriente alterna con un determinado valor de tensión y corriente en otra potencia de casi el mismo valor pero, generalmente con distintos valores de tensión y corriente. Es una máquina estática de bajas pérdidas y tiene un uso muy extendido en los sistemas eléctricos de transmisión y distribución de energía eléctrica.

3.1.1 Transformador monofásico

Básicamente está formado por un núcleo compuesto de láminas de hierro y dos bobinados, a los cuales denominaremos primario y secundario. El bobinado primario con “N1” espiras es aquel por el cual ingresa la energía y el secundario con “N2” espiras es aquel por el cual se suministra dicha energía.

Fig. 1 Transformador monofásico del tipo de núcleo

3.2 Regulación de Voltaje

La carga de los transformadores de potencia varían constantemente, ocurriendo la mayor variación en los periodos de mayor actividad industrial y comercial, esto provoca que el voltaje en los secundarios de los transformadores varíen de acuerdo con la carga y el factor de potencia, dependiendo si está en atraso, en adelanto o si es la unidad. Ya que todos los equipos eléctricos y electrónicos son muy sensibles a los cambios de tensión que pudiesen causarles daños es muy importante tener una buena regulación de voltaje, por lo que es muy importante conocer las características de los elementos constructivos de transformadores y líneas de transmisión, además de su comportamiento ante carga capacitiva, inductivas o resistivas.

El Coeficiente de Regulación de Voltaje o la Regulación de Voltaje (RV) es una cantidad que compara el voltaje de salida sin carga (en Vacío) con el voltaje de salida a plena carga y se define por la ecuación.

VS: Voltaje de Salida de una línea de transmisión o Voltaje Secundario de un transformador

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A nivel de suministro de tensión se desea tener una regulación de voltaje tan pequeña como sea posible.

Para un transformador ideal, RV = 0%, lo cual nos indica que sus devanados no presentan una resistencia y no requiere de potencia reactiva para su funcionamiento. Sin embargo, los transformadores reales tienen cierta resistencia en los devanados y requieren de una potencia reactiva para producir su campo magnéticos, es decir, posee dentro impedancias en serie, entonces su voltaje de salida varía de acuerdo con la carga aun cuando el voltaje de entrada y la frecuencia permanezcan constante.

La variación de la tensión en el secundario depende esencialmente de dos variables, de la corriente absorbida por la carga y de su factor de potencia.

4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1 Especificaciones

Se requiere montar un circuito para medir la regulación de voltaje de un transformador.

4.2 Restricciones

El circuito propuesto emplea dispositivos analógicos (transformadores, reóstato).

4.3 Análisis Matemático

Los cálculos realizados con los valores obtenidos con las simulaciones son:

RV= ((V (sin carga) - V (máxima carga)) / V (máxima carga))*100%

- Para FP=1

RV= ((12V-11.44)/(11.44))*100% = 4.87%

- Para FP en adelanto

RV= ((12V-12.23V)/(12.23V))*100% = -1.88%

- Para FP en atraso

RV= ((12V-11.34)/(11.34))*100% = 5.82%

A partir de los datos obtenidos en el laboratorio se calcula RV (regulación de voltaje) para el transformador descrito anteriormente.

RV= ((13.2V-12.07V)/(12.07V))*100% = 9.36%

5 RESULTADOS Y SIMULACIONES

5.1 Simulación

Fig.2 Voltaje en el secunadario sin carga o carga infinita

Fig.3 Corriente nominal del transformador lograda con carga de 12 Ω (máxima carga)

Fig.4 Voltaje en el secunadario con maxima carga resistiva

Fig.5 Voltaje en el secunadario con maxima carga con FP en adelanto

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Fig.6 Voltaje en el secunadario con maxima carga con FP en atraso

5.2 Resultados obtenidos en el laboratorio

Fig.7 Voltaje en el secunadario en vacío

Fig.8 Corriente nominal del transformador lograda con máxima carga

Fig.9 Voltaje en el secunadario con maxima carga resistiva

6 CONCLUSIONES

Los datos obtenidos en la simulación varían con respecto a los reales porque los el transformador real tiene valores distintos a los descritos originalmente por el fabricante.

Según el tipo de carga usada para realizar la prueba los valores varían.

Un FP de 1 produce una baja regulación de voltaje comparado con un FP en atraso, pero un FP en adelanto nos arroja el menor valor de regulación de voltaje de los 3 tipos de carga, incluyendo que este puede ser negativo.

Intentar hacer esta prueba con transformadores usados para la distribución eléctrica, es muy difícil debido a que la carga máxima es muy alta, por lo cual es necesario realizar simulaciones.

7 REFERENCIAS

[1]http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_7_Transformador.pdf

[2] Irving L. Kosow.” Máquinas eléctricas y transformadores”, Pearson Education, pp. 574.

[3] Vytautas Gabriunas. “Apuntes De Electronica”, Universidad Distrital Francisco José De Caldas. pp 32-35. 1999.

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