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PARÁMETROS DEL TRANSFORMADOR
 |
| Imagen del transformador real. |
4.1 Esquemático del transformador con medidas
reales.
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| Figura 1. Esquema del transformador. |
4.2 Modelo y análisis del circuito magnético.
En la figura
se puede apreciar el circuito magnético que representa al transformador,
conociendo los valores de N1: 260 vueltas y N2: 52 vueltas:
Figura 2. Modelo del circuito
magnético del transformador.
Donde:
:Reluctancia
del núcleo
: Reluctancia de los laterales
: f.m.m del
devanado del primario
: f.m.m del
devanado del secundario
Para la
realización del circuito magnético, se procede a hallar las reluctancias así:
Reluctancia
Lateral:
Como las
partes laterales son 2, las cuales poseen las mismas reluctancias entonces el
paralelo de estas seria:
Reluctancia
del núcleo:
Para encontrar
el valor del flujo, se procede a despejar este de la siguiente fórmula:
Con este, se
procede a hallar el valor del
4.3
Modelo
equivalente exacto y aproximado.
Los parámetros
de las pruebas realizadas en el laboratorio arrojaron los resultados que se
observan en la Tabla 3.
Prueba
|
Vin
|
Vout
|
I
|
P
|
Circuito
Abierto
|
25 V
|
120 V
|
0.144 A
|
3.36w
|
Corto
circuito
|
18 V
|
90 V
|
7.5 A
|
27 W
|
Tabla 3.
Resultados de las pruebas de laboratorio.
La relación de
transformación de este transformador es de 0.2 en configuración de reductor y
de 5 en configuración de elevador. Y la potencia de este transformador es de 360
VA.
Con el
coeficiente de relación entonces:
Según los
datos iniciales del transformador
Como se tiene
la corriente de salida y la de entrada en el primario, el valor relativo de la
corriente de vacio es:
Pérdidas en el
hierro: 3.36W
- Factor de potencia en corto circuito:
4.4 Modelos del Transformador:
- En la figura se puede apreciar el modelo equivalente exacto visto desde el primario.
Figura 3. Modelo equivalente
exacto desde el primario.
- En la figura se puede apreciar el modelo equivalente exacto visto desde el secundario.
Figura 4. Modelo equivalente exacto
desde el secundario
En la figura
se puede apreciar el modelo equivalente aproximado visto desde el primario.
Figura 5. Modelo aproximado
visto desde el primario.
En la figura
se puede apreciar el modelo equivalente aproximado visto desde el primario.
Figura 6.
Modelo aproximado visto desde el secundario.
4.4 Regulación de voltaje.
En la tabla 4
se puede observar los valores de salida del devanado secundario a plena carga y
sin carga.
Voltaje
|
Corriente
|
|
No load
|
25.53 V
|
0A
|
Full load
|
23.9V
|
14.8 A
|
Tabla 4.
Resultados del funcionamiento del transformador.
4.5 Aplicación del criterio de máxima
eficiencia.
Con la ayuda
de las pruebas de corto circuito y circuito abierto se puede calcular el índice
de carga optima.
La máxima
eficiencia del transformador es la razón entre la potencia con la que fue
diseñada el transformador y la suma de las perdidas en el núcleo y la perdida
en el cobre y la potencia de salida, así:
Con este
resultado se observa que el transformador es bastante eficiente ya que supera
el 90%.
4.6 Polaridad.
La polaridad
del transformador depende los puntos de las bobinas los cuales indican el
sentido en el que fluye la corriente. Estos puntos irán marcados en las espiras
primaria y secundaria para poder así conectarlo como autotransformador
4.7 Tipo de refrigeración.
El
transformador es refrigerado en seco debido a que está diseñado para
ser usado en circuitos de baja potencia por tanto la superficie del
transformador es suficiente para eliminar el calor generado.
4.8 Parámetros de operación con pruebas de
circuito abierto.
Para la prueba
de circuito abierto se dejó abierto un devanado del transformador mientras el
otro fue excitado por un voltaje específico. Esta prueba se realizo en el lado
de bajo voltaje debido a la disponibilidad de una fuente de 25 voltios
alternos, además de ser más seguro. Los resultados obtenidos se aprecian en la
tabla 5.
En la figura 6
se puede observar la forma de conexión para realizar la prueba de circuito
abierto.
Figura 7. Conexión del transformador para prueba de
circuito abierto.
Prueba
|
Voltaje in
|
Voltaje Out
|
Corriente
|
Potencia
|
Prueba de circuito abierto
|
120v
|
24v
|
0.14
|
3.36 w
|
Tabla 5.
Resultados de la pruebas de circuito abierto.
La potencia
absorbida en vacío equivale prácticamente a las pérdidas del hierro.
4.9 Parámetros de operación con pruebas de corto
circuito.
Para la prueba
de corto circuito se realiza creando un corto circuito en uno de los devanados
y excitando el otro con una fuente de voltaje alterna. El voltaje aplicado se
ajusta con cuidado para que cada devanado conduzca la corriente especificada en
cada devanado, aunque no importa en cual lado se ejecute la prueba, esta fue
realizada en el devanado secundario. Los resultados obtenidos se pueden
observar en la tabla 6.
Voltaje
|
Corriente
|
Potencia
|
|
Prueba de corto circuito primario
|
18 V
|
1.5 A
|
27 W
|
Prueba de corto circuito en el secundario
|
18v
|
7.4 A
|
133.2W
|
Tabla 6.
Resultados de la pruebas de corto circuito.
La potencia
absorbida en corto circuito equivale prácticamente a las pérdidas del cobre.
4.10
Costos de
diseño y construcción.
Material
|
Valor (en
pesos)
|
Alambre AWG 18
|
40000
|
Alambre AWG 12
|
35000
|
Núcleo
|
120000
|
Papel Parafinado
|
8000
|
Cartón
|
500
|
TOTAL
|
203500
|
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