¿Qué causa la caída de tensión cuando hay un aumento de carga en máquinas eléctricas como transformadores y motores?

Cuando la carga en motores como transformadores y motores aumenta, la caída de tensión (voltage drop) suele deberse a varias razones:

Resistencia de línea

Razón

• Aumento de corriente: A medida que la carga aumenta, la corriente que fluye por la línea de alimentación también aumenta.

• Ley de Ohm: Según la Ley de Ohm (V=IR), un aumento en la corriente conduce a un aumento en la caída de tensión. aquí

• V es la caída de tensión,

• I es para corriente,

• R es la resistencia del cable

Explicación

Porque hay una cierta resistencia en la línea de alimentación, cuando la corriente pasa por el cable, produce una caída de tensión. Esta caída de tensión es proporcional a la corriente y es proporcional a la resistencia del cable.

En el caso de un aumento de carga, la corriente aumenta, lo que resulta en un aumento de la caída de tensión, lo que disminuye la tensión en el extremo de la carga.

Resistencia interna del transformador

Razón

Resistencia interna del transformador: El transformador en sí tiene una cierta resistencia interna (incluyendo la resistencia de los devanados y la reactancia de fuga), cuando la carga aumenta, la corriente que fluye a través del transformador aumenta, lo que resulta en un aumento de la caída de tensión en ambos extremos del transformador.

Explicación

La resistencia interna del transformador causará una caída de tensión, especialmente en el caso de cargas pesadas, esta caída de tensión será más evidente.Cuando la carga aumenta, el transformador necesita transferir más corriente, y la resistencia interna del transformador causa una caída de tensión, lo que reduce la tensión en el extremo de la carga.

Arranque del motor

Razón

• Corriente de arranque: El motor consume una gran cantidad de corriente en el momento del arranque, lo que se llama corriente de arranque.

• La corriente de arranque causa caída de tensión: La corriente de arranque es mucho mayor que la corriente cuando el motor está funcionando normalmente, por lo que la caída de tensión es más significativa en el momento del arranque.

Explicación

Cuando se inicia el motor, debido a que el par necesita superar la fuerza de fricción estática, se necesita una gran corriente de arranque.

Esta corriente de arranque mayor crea una caída de tensión mayor en las líneas de alimentación y transformadores, lo que provoca una caída de tensión.

Estabilidad del sistema

Razón

• Capacidad insuficiente del sistema: Si la capacidad total del sistema es insuficiente para manejar un aumento repentino de la carga, la tensión disminuirá.

• Capacidad de regulación insuficiente: Si el sistema carece de suficiente capacidad de regulación para mantener la estabilidad de la tensión, la tensión disminuirá a medida que aumente la carga.

Explicación

En un sistema de red, si la capacidad total no es suficiente para soportar la operación simultánea de todas las cargas, el sistema no podrá proporcionar suficiente tensión cuando la carga aumente.

Además, si la capacidad de regulación del sistema es insuficiente, como no hay suficientes dispositivos de compensación de potencia reactiva, la capacidad de regulación de la tensión es limitada, y la tensión disminuirá cuando la carga aumente.

Potencia reactiva

Razón

• Aumento de la demanda de potencia reactiva: Cuando la carga aumenta, especialmente la carga de motores de inducción, la demanda de potencia reactiva también aumenta.

• La potencia reactiva causa caída de tensión: La potencia reactiva también causa caída de tensión durante la transmisión.

Explicación

Dispositivos como los motores de inducción requieren potencia reactiva para establecer campos magnéticos cuando están en funcionamiento, lo que lleva a un aumento en los requisitos de potencia reactiva en el sistema.

La potencia reactiva también producirá caída de tensión durante la transmisión, especialmente en el caso de una compensación de potencia reactiva insuficiente en la red, la caída de tensión será más evidente.

Diseño del sistema

Razón

• Diseño irrazonable: Si el sistema no está diseñado para considerar completamente el aumento de la carga, puede llevar a una caída de tensión.

• Selección inadecuada de equipos: Si la capacidad del equipo seleccionado (como transformadores, cables, etc.) es insuficiente, la tensión disminuirá cuando la carga aumente.

Explicación

Al diseñar sistemas eléctricos, es necesario tener en cuenta las condiciones de carga máxima que pueden ocurrir, y asegurarse de que el sistema tenga suficiente capacidad y margen para hacer frente al aumento de la carga.

Si el equipo no se selecciona adecuadamente, como si la sección transversal del cable es demasiado pequeña o la capacidad del transformador es insuficiente, se causará una caída de tensión cuando se aumente la carga.

Resumen

Cuando la carga de motores como transformadores y motores aumenta, la caída de tensión se debe principalmente a la combinación de factores como la resistencia de línea, la resistencia interna del transformador, la corriente de arranque del motor, la capacidad insuficiente del sistema, el aumento de la demanda de potencia reactiva y el diseño irrazonable del sistema. Para reducir la influencia de la caída de tensión, podemos tomar medidas como aumentar la sección transversal del conductor, seleccionar un transformador con la capacidad adecuada, diseñar racionalmente el sistema y fortalecer la compensación de potencia reactiva.