TRANFORMADOR DE POTENCIA

MANUAL DE TRANSFORMADORES DE

POTENCIA

MANUAL DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA TOMO T

1.2.1 Ley de Oersted 1.2.2 Leg de Faraday 7.2.3 Ley de Lenz 1.2.4 Leyes de Kirchhoff 1.2.5 Principio de Operacicjn

Pagina

1.2.1 Ley de Oersted

Cuando por un conductor circula una corriente, alrededor de este conductor se origina un carnpo magnetico cuyo sentido depende del sentido de la corriente. En lafigura 1.2.1 se muestra el campo magnetic0 producido por la corriente que fluye por un conductor. El sentido de las lineas de flujo lo define la regla de la mano derecha [I]. "Si se toma un conductor con la mano derecha, de forma que el pulgar apunte en la direction de la corriente, 10s dedos restantes nos indican el sentido de las lineas de flujo magnetico".

MANUAL DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA TOM0 1

1.2 PRlNClPlO DE OPERACION

Fig. No. 1.2.1 Sentido del campo dependiendo del sentido de la corriente.

1.2.2 Ley de Faraday

Cuando se mueve un conductor cortando las lineas de un campo magnetico (movimiento relativo entre campo y conductor), se genera una f.e.m. en las terminales del conductor cuya magnitud depende de la intensidad del campo, de la velocidad con que el conductor corta las lineas de flujo y por supuesto en funcion directa del nljmero de conductores, lo cual rnatematicarnente se expresa como [ 2 ] . ..

3 CFEISTTC


Donde:

E = F u e n a eleclromotriz Inducida

N = NJmero de espiras de la bobina (inducido)

= lntensidad de flujo magnCtico B = Densidad del flujo

= Longitud activa del o 10s conductores

u = Velocidad de desplazamiento

El conductor al moverse en la direccion de F 6 v corta las lineas del campo, generando , , , !

una f.e.m., como se indica en las figuras 1.2.2 y 1.2.3. p - "I I

1.2.3 Ley de Lenz 1 I I

Establece que un voltaje inducido hara que fluya una corriente en una direccion tall que su efecto'rnagnetico se opone a la causa que lo produce, figuras 1.2.2 y 1.2.3 [2]

I

Fig. 1.2.2 Principio de la ley de Farsday en un conductor.



1.2.5 Principio de Operaci6n

El principio del transformador se basa en la transferencia de la energia electrica por induccion de un arrollamiento a otro, lo cual se puede comprender si se toman en cuenta las siguientes consideraciones:

a) Cuando por un conductor arrollado en espiras se hace circular una corriente se produce un flujo magnetico como el que se representa en la figura 1.2.6, considerando el arrollamiento con nlicleo de aire.

b) Si el mismo arrollamiento se coloca sobre un nrjcleo de. material ferromagnetico, se produce un campo concentrado cuyo camino principal esta determinado por el circuit0 del material magnetico como el que se muestra en la figura 1.2.7, dicho campo es alterno y su frecuencia, depende de la frecuencia de la fuente.

c) De acuerdo con la Ley de Faraday ya mencionada; si se embobina un segundo conductor en el n6cleo de material ferromagnetico mostrado en la figura 1.2.7, se obtendra una f.e.m. inducida en las terminales de dicho conductor, como se muestra en la figura 1.2.8.

TIJRO D E MATERIAL AISLANTE

Fig. No. 1.2.6 Flujo producido por una bobina de nljcleo de aire.

6 CFEISTTC


Fig. No. 1.2.7 Direccion del flujo de una bobina con nticleo de hierro.

VOLTMETRO

Fig. No. 1.2.8 F.e.rn. inducida en un arrollarniento secundario.

El diagrama vectorial que representa la condicion anterior, es el que se muestra en la figura 1.2.9 el cual indica que: cuando se aplica un voltaje V, al devanado del primario, estando abierto el secundario, circulars una corriente I, por el devanado primario, como se muestra en las figuras 1.2.8 y 1.2.9, la cual por ser un circuit0 altamente inductivo se encuentra 'atrasada casi 90° con respecto al voltaje V,.

El hecho de que el desplazamiento no sea de 90"; se debe a la componente real 'h+es la cual origina las perdidas en el nucleo del transformador. La componente I,,


es la que origina el flujo magnetic0 om, el cual corta tanto a las bobinas del primario como a las del secundario. Por la accion de este flujo y de acuerdo con la Ley de Faraday se induciran las fuerzas electromotrices El y E, en 10s devanados correspondientes, el sentido de las cuales y de acuerdo a la Ley de Lenz, debera de ser de 180°, figura 1.2.9. Debido a la resistencia ohmica del devanado, se tiene una caida de voltaje I,R,, la cual se encuentra en fase con I, y a 90" adelante con respecto a lox1, caida originada por el flujo de dispersion o,, que solo afecta a este devanado, como se muestra en las figuras 1.2.8 y 1.2.9. De lo anterior, se puede elaborar un circuit0 compuesto por una fuente V, y las cargas Z, y Z, (= E,/I,), a la cual se le llama impedancia de excitacion, figura 1.2.10.

Fig. No. 1.2.9 Diagrama vectorial de voltajes con secundario abierto.

, $ Fig. No. 1.2.10 Circuito equivalente del transformador, secundario abierto.

8 CFE/STTC

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i r-

Boquilla de alta tensi6n Boquilla de baja tension Tanque conservador Buchholz Valvula de entrada de aceite Brida para sello de nitrdgeno lndicador de nivel de aceite Valvula de alivio (cuello de ganso) Relevador de presi6n slibita Caja de terminales de transformadores de corriente Oreja para gancho de maniobra Cambiador manual de derivaciones Registro de entrada de hombre Tanque Soporte de gateo Soporte de izaje Termometro de aceite Radiador Valvula del radiador Escalera Term6metro de devanados Placa de datos Caja terminal para dispositivos de protecci6n Valvula inferior Base Conector para aterrizado Perno del montaje NGcleo Armaz6n final Bobina Placa de presion para la bobina Perno de presibn para la bobina Cambiador de derivaciones Gancho de izaje de bobinas y nlicleo Cincho para bobina y nlicleo Soporte

PARTES CONSTITUTIVAS DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA. \-J

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