Un transformador es un dispositivo estático que convierte la energía eléctrica de un circuito a otro sin afectar la frecuencia, aumentando (o) disminuyendo el voltaje.
La teoría de la inducción mutua explica el funcionamiento de un transformador. Un flujo magnético común conecta dos circuitos eléctricos.
La clasificación de un transformador es la potencia máxima que puede extraerse de él sin que el aumento de temperatura en los devanados supere los límites permitidos para el tipo de aislamiento utilizado.
La capacidad nominal de un transformador se indica en KVA en lugar de KW. La clasificación de un transformador a menudo se determina por su aumento de temperatura.
Las pérdidas en la máquina causan el aumento de temperatura. La pérdida de cobre es proporcional a la corriente de carga, mientras que la pérdida de hierro es proporcional al voltaje. Como resultado, la pérdida total de un transformador se determina por el voltio-amperio (VA) y es independiente del factor de potencia de la carga.
En cualquier valor de factor de potencia, una corriente dada resultará en la misma pérdida I2R.
Esta pérdida reduce el proceso de producción de la máquina. El factor de potencia determina la salida en kilovatios. Si el factor de potencia disminuye para una carga dada en KW, la corriente de carga aumenta correspondientemente, generando mayores pérdidas y un aumento en la temperatura de la máquina.
Por las razones mencionadas anteriormente, los transformadores generalmente se clasifican en KVA en lugar de KW.
El factor de potencia de un transformador es muy bajo y retrasado cuando no hay carga. Sin embargo, el factor de potencia con carga es casi idéntico o igual al factor de potencia de la carga que se transporta.
Normalmente, la corriente sin carga en un transformador se retrasa con respecto al voltaje por alrededor de 70.
Los componentes esenciales son los siguientes:
Circuito magnético compuesto de un núcleo laminado de hierro
Núcleo de hierro y estructuras de fijación
El devanado primario
El devanado secundario
Tanque lleno de aceite aislante
Terminales (HT) con embocadura
Terminales (BT) con embocadura
Tanque conservador
Respiradero
Tubo de ventilación
Indicador de temperatura del viento (WTI)
Indicador de temperatura del aceite (OTI) y
Radiador
Se utilizan láminas de acero silicio especialmente aleado (con una relación de silicio del 4 al 5%) debido a su alta resistencia eléctrica, alta permeabilidad, propiedades no envejecibles y bajas pérdidas de hierro.
En un transformador, el núcleo de hierro proporciona un camino magnético continuo y simple con baja reluctancia.
La fuga magnética se minimiza mediante la seccionamiento e intercalación de los devanados primarios y secundarios.
Las uniones del núcleo de hierro deben estar desplazadas para evitar un claro espacio de aire en el circuito magnético, ya que el espacio de aire reduce el flujo magnético debido a su alta resistencia.
La corriente que pasa a través del transformador tiene dos componentes. Corriente de magnetización (Im) en cuadratura (900) con respecto al voltaje aplicado y corriente en fase con el voltaje aplicado.
La mayor parte de la corriente de excitación recibida por el transformador desde el devanado primario en condiciones sin carga se utiliza para magnetizar el camino.
Como resultado, la corriente de excitación absorbida por el transformador en condiciones sin carga está compuesta principalmente por la corriente de magnetización, que se emplea para generar un campo magnético en los circuitos del transformador (de naturaleza inductiva).
Como resultado de la naturaleza inductiva de la carga, el factor de potencia del transformador en condiciones sin carga estará en el rango de 0.1 a 0.2.
Cuando se aplica una fuente de corriente directa al devanado primario del transformador, no se induce EFM.
La EFM es importante porque limita la corriente generada por la máquina.
En ausencia de EFM, el transformador comienza a absorber corrientes masivas, lo que provoca que el devanado primario se queme.
Por lo tanto, cuando se aplica una fuente de corriente directa a un transformador, los devanados primarios se quemarán.
La eficiencia del transformador se maximiza en un factor de carga específico (α) cuando las pérdidas en el núcleo del transformador son iguales a las pérdidas en cobre.
PPérdida de cobre = α
