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Corriente en vacío del transformador
Durante el proceso de transformación de la tensión en un transformador se pierde cierta cantidad de energía. La corriente que circula por el devanado de un transformador y el campo magnético alterno en el núcleo contribuyen a la mayoría de las pérdidas del transformador. Conozcamos en detalle las distintas pérdidas de los transformadores.
Todas aquellas pérdidas del transformador que son siempre constantes, independientemente de las variaciones de carga, se conocen como pérdidas en vacío. No varían en función de la carga de un transformador. Incluso una pequeña reducción de las pérdidas en vacío puede suponer un importante ahorro de energía en los grandes transformadores.
Las pérdidas en el núcleo se producen en el núcleo de acero del transformador debido a la corriente de magnetización necesaria para energizar el núcleo. La corriente de magnetización es la misma en vacío y a plena carga. Las pérdidas en el núcleo también se conocen como pérdidas en el hierro en los transformadores. Las pérdidas en el núcleo tienen dos componentes: Las pérdidas por histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas.
Las pérdidas por histéresis son las que más contribuyen a las pérdidas en el núcleo. El núcleo de un transformador está formado por materiales ferromagnéticos, como el acero al silicio. Cuando se coloca en un campo magnético, las moléculas que lo componen se orientan hacia una dirección dependiendo de la polaridad del campo. Pero el campo magnético producido por una corriente alterna varía a una frecuencia de 50Hz o 60Hz. Por lo tanto, las moléculas se resisten a un cambio de magnetización tan rápido. Esta resistencia al cambio de magnetización se traduce en una pérdida de energía en forma de calores en el núcleo. La energía que se pierde debido a la histéresis se conoce como pérdida por histéresis. La pérdida por histéresis viene determinada por el grado de las láminas de acero utilizadas para el núcleo.
Pérdidas de hierro
Durante el proceso de transformación de la tensión en un transformador se pierde cierta cantidad de energía. La corriente que circula por el devanado de un transformador y el campo magnético alterno en el núcleo contribuyen a la mayoría de las pérdidas del transformador. Conozcamos en detalle las distintas pérdidas de los transformadores.
Todas aquellas pérdidas del transformador que son siempre constantes, independientemente de las variaciones de carga, se conocen como pérdidas en vacío. No varían en función de la carga de un transformador. Incluso una pequeña reducción de las pérdidas en vacío puede suponer un importante ahorro de energía en los grandes transformadores.
Las pérdidas en el núcleo se producen en el núcleo de acero del transformador debido a la corriente de magnetización necesaria para energizar el núcleo. La corriente de magnetización es la misma en vacío y a plena carga. Las pérdidas en el núcleo también se conocen como pérdidas en el hierro en los transformadores. Las pérdidas en el núcleo tienen dos componentes: Las pérdidas por histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas.
Las pérdidas por histéresis son las que más contribuyen a las pérdidas en el núcleo. El núcleo de un transformador está formado por materiales ferromagnéticos, como el acero al silicio. Cuando se coloca en un campo magnético, las moléculas que lo componen se orientan hacia una dirección dependiendo de la polaridad del campo. Pero el campo magnético producido por una corriente alterna varía a una frecuencia de 50Hz o 60Hz. Por lo tanto, las moléculas se resisten a un cambio de magnetización tan rápido. Esta resistencia al cambio de magnetización se traduce en una pérdida de energía en forma de calores en el núcleo. La energía que se pierde debido a la histéresis se conoce como pérdida por histéresis. La pérdida por histéresis viene determinada por el grado de las láminas de acero utilizadas para el núcleo.
Eficiencia del transformador
Las pérdidas del transformador en vacío se producen cuando el transformador se excita a la tensión y frecuencia nominales manteniendo su secundario en circuito abierto. Las pérdidas del transformador en vacío son las pérdidas combinadas causadas por las pérdidas por corrientes parásitas, las pérdidas por histéresis, las pérdidas por corrientes parásitas parásitas y las pérdidas dieléctricas. Las pérdidas máximas cuando el transformador está en vacío se producen en el núcleo. Por lo tanto, las pérdidas en vacío del transformador también se denominan pérdidas en el hierro o pérdidas de excitación. Las pérdidas en vacío del transformador son constantes desde la ausencia de carga hasta la plena carga, por lo que las pérdidas en vacío también se denominan pérdidas constantes.
Un transformador es un dispositivo estático, y no hay partes móviles en el transformador. Por lo tanto, las pérdidas por fricción y por efecto del viento en el transformador son nulas. El transformador aumenta o disminuye la tensión manteniendo la frecuencia inalterada. Las pérdidas del transformador se producen por la corriente que circula por el devanado y el campo magnético del núcleo.
En un transformador ideal, la potencia de entrada es igual a la de salida, pero en la realidad no es así. La potencia de salida del transformador es siempre menor que la de entrada. La energía no puede crearse ni destruirse; el mismo principio se aplica también al equilibrio energético del transformador.
Cómo calcular la pérdida en vacío del transformador
Las pérdidas del transformador se producen por la corriente eléctrica que circula por las bobinas y el campo magnético que se alterna en el núcleo. Las pérdidas asociadas a las bobinas se denominan pérdidas en carga, mientras que las pérdidas producidas en el núcleo se denominan pérdidas en vacío.
Las pérdidas por calor, o pérdidas I 2R, en los materiales del bobinado contribuyen a la mayor parte de las pérdidas en carga. Se producen por la resistencia del conductor al flujo de corriente o de electrones. El movimiento de los electrones hace que las moléculas del conductor se muevan y produzcan fricción y calor. La energía generada por este movimiento puede calcularse mediante la fórmula
Según la ley de Ohm, V=RI, o la caída de tensión en una resistencia es igual a la cantidad de resistencia en la resistencia, R, multiplicada por la corriente, I, que fluye en la resistencia. Por lo tanto, las pérdidas de calor son iguales a (I)(RI) o I 2R.
Las pérdidas en vacío son causadas por la corriente magnetizante necesaria para energizar el núcleo del transformador, y no varían según la carga del transformador. Son constantes y se producen las 24 horas del día, los 365 días del año, independientemente de la carga, de ahí el término pérdidas en vacío. Se pueden clasificar en cinco componentes: pérdidas por histéresis en las laminaciones del núcleo, pérdidas por corrientes parásitas en las laminaciones del núcleo, pérdidas por I 2R debidas a la corriente en vacío, pérdidas por corrientes parásitas en las abrazaderas del núcleo, pernos y otros componentes del núcleo, y pérdidas dieléctricas. Las pérdidas por histéresis y las pérdidas por corrientes de Foucault contribuyen a más del 99% de las pérdidas en vacío, mientras que las pérdidas por corrientes de Foucault extraviadas, las pérdidas dieléctricas y las pérdidas de I 2R debidas a la corriente en vacío son pequeñas y, por lo tanto, a menudo no se tienen en cuenta. Un laminado más fino del núcleo de acero reduce las pérdidas por corrientes de Foucault.