Transformadors

Els transformadors permeten modificar els valors de voltatge i corrent per tal de que prenguin els valors més adequats per al transport i distribució de l’energia elèctrica.

La seva utilitat és perquè, per a la mateixa potència, a major tensió menor corrent circularà pel conductor.

Aquest necessitarà menor secció, serà més barat i tindrà menys pèrdues.

El primer sistema comercial amb fins de distribució de l’energia elèctrica que feia servir transformadors es va posar en operació el 1886a Great Barington.

Massachusetts, als Estats Units d’America.

Aquest mateix any, es va transmetre electricitat a 2.000 volts en corrent altern a una distància de 30 quilòmetres, en una línia construïda en Cerchi, Itàlia, les 5119M la nált. 112) OV 125V 220

 

El transformador ideal

Un transformador està constituït per un nucli de xapes que "atrapen" el fujo

produït per un atropellament primari produint una tensió induïda en un altre atropellament secundari.

Si considerem el transformador com tota la potència produïda pel primari es transmetre’l secundari sense pèrdues. Això implica que  els bobinats no tenen resistència i que no existeixen fluxos de dispersió. sent tot el flux comú a tots dos.

Relació de transformació.

La relació de tensions d’entrada i sortida és igual a la relació del nombre d’espires dels bobinats.

 

Relació d’intensitats

En el transformador ideal, en no existir pèrdues, la relació de tensions 
és inversa de la relació d’intensitats.

 

Diagrames vectorials 

Per elaborar els diagrames vectorials seguim les equacions vectorials de les tensions al circuit equivalent.

La relació de transformació s’obté de la relació d’espires o de la relació entre les tensions en buit del primari i el secundari.

Aquesta relació ens serveix per calcular una força electromotriu a partir de l’altre, considerant, a més, els seus ànguls iguals.

   


També ens serveix per calcular una intensitat en funció de l’altre.  Aquesta relació només és aproximada i més certa com més a protesti gruem 
de la plena càrrega.

   

 

 

Reducció al primari

 

En un transformador reductor de per exemple 20000/400 V, la tensió del secundari serà unes 50 vegades menor que la del primari mentre que la intensitat serà unes 50 vegades més gran.

Per dibuixar dos diagrames a escala similar multipliquem les tensions del secundari per la relació de transformació i dividim per aquesta quantitat les intensitats.

Per complir la llei d’Ohm, les impedàncies del secundari hauran de quedar multiplicades per la relació de transformació al quadrat.

 

 

Assaigs de buit i curtcircuit

Assaig de buit Sense connectar res al secundari s’aplica la tensió nominal al primari.

 

Relació de transf.       

f.d.p.   


Impedància de buit                 

 

            

         

 

 

 

Assaig de curtcircuit

m = VA VEURE Pèrdues en el ferro PFE = POV2o

Po Comp. de pèrdues l = el cos (po Comp magnetitzant 1,, = el - sin ipus Corrent de buit el= la + j

Es curtcircuita el secundari i s’aplica un tensió al primari que faci circular les intensitats nominals. Aquesta tensió de curtcircuit és molt menor que la nominal.

 

Tensió de cc impedàncies de cc (I) VCC Vec Tensió de cc en u = "100 Vlns.

 

       *          

                                              

 

Circuit equivalent en buit

De les mesures realitzades en aquest assaig, es poden deduir les impedàncies de buit.

es dona lloc al seu circuit equivalent en buit.

 

 

 

Circuit equivalent en curtcircuit

De les mesures realitzades en aquest assaig, es poden deduir les impedàncies de curtcircuit.

 

Dando lugar a su circuito equivalente en cc.

 

 

 

 

Potència i rendiment

Són valors nominals aquells per als quals el transformador ha estat projectat. Treballant als seus valors nominals evacuarà la calor que produeix sense dificultat, amb una temperatura de treball no perillosa. Si li exigim una potència major, s’escalfarà en excés. Si lliura la potència nominal es diu que treballa a plena càrrega.

Amb altres potències i intensitats s’aplica el concepte d’índex de càrrega.

 

 

 

Pèrdues en el ferro i en el coure

El camp magnètic altern creat en el nucli del transformador produeix els fenòmens d’histèresi de corrents paràsites o de Foucault que donen lloc a unes pèrdues en el ferro que es manifesten en forma de calor. En l’assaig de buit, el corrent és molt petita i es poden menys prear les pèrdues en el coure per efecte Joule i considerar que tota la potència mesura és deguda a les pèrdues en el ferro.

En la resistència dels bobinats del transformador es dissipa una una potència en forma de calor per efecte Joule: pèrdues en el coure. En l’assaig de curtcircuit, les pèrdues en el ferro són molt petites. per realitzar-se a tensió reduïda, i menys preables enfront de les del coure, degudes, en aquest assaig, a la intensitat nominal.

 

 


Rendiment
És la relació entre la potència entregada i l’absorbia. El rendiment màxim té lloc quan les pèrdues en el coure
 
s’igualen a les pèrdues en el ferro.

 

 

 

 

Caiguda de tensió del transformador


 

És la diferència de tensió en buit i en càrrega i sol donar-se ende la nominalEs deu a la caiguda en la impedància interna ZCC.

 

 

La diferència del numerador correspon a Vc en el diagrama



De forma aproximadaVc és el tram blau,menyspreant el petit tram vermell del final.

 

 



Substituint  

 

 

 

 

Circuits equivalents

Ja hem vist el circuit equivalent del transformador que té en compte les resistències dels bobinats del primari i del secundari i que aplica el sistema de reducció del secundari al primari perquè els seus valors estiguin en el mateix ordre de magnitud.

Una simplificació del circuit anterior és el que substitueix les resistències dels enrotllaments i les reactàncies de dispersió del flux per la resistència i reactància calculades en l’assaig de curtcircuit.

Els circuits equivalents anteriors no tenen en compte el corrent de buit i les seves pèrdues.

Una aproximació per tenir en compte el corrent de buit és col·locar a l’entrada, en paral·lel, la resistència i la reactància calculades en l’assaig de buit.

D’aquesta manera, tot i que desconnectem el secundari circularà el corrent de buit per aquestes impedàncies.

 

 

 

El transformador trifàsic


 

Es pot dir que un transformador trifàsic està constituït per tres transformadors monofàsics muntats en un nucli magnètic comú. La constitució més comú és la de tres columnes, amb els enrotllaments primaris i secundaris alternats o concèntrics.

 

L’estudi del transformador trifàsic es pot reduir al monofàsic a condició de treballar amb els valors per fase. En aquest sentit, caldrà tenir en compte que la fórmula de potència a aplicar, en buit, en càrrega o en curtcircuit, serà trifàsica i no monofàsica.

 

Designació

Connexió en alta tensió (majúscules): I. D. Z (estrella, triangle ziga-zaga). Connexió en baixa tensió (minúscules): i, d. z (estrella, triangle ziga-zaga).

 

Índex horari.

És el desfasament entre la tensió del primari i la corresponent tensió del secundari. L’angle es dóna per la posició de les agulles en l’esfera d’un rellotge, on cada hora representa 300= 360°/12h.

 

     
Lliçó Anterior

Següent Lliçó