1.1 Flashcards
leyes fundamentales del electromagnetismo
CAMPO MAGNETICO
Porción del espacio donde se producen fenómenos magnéticos
¿MAGNETITA?
Descubierta hace 2000 años por los griegos en Magnesia en Asia menor
FLUJO MAGNÉTICO
( Wb ) Flujo imaginario representad por líneas con un sentido para un conductor con la regla de mano derecha
REGLA DE MANO DERECHA PARA EL FLUJO MAGNÉTICO
Pulgar = corriente
Dedos = flujo magnético
DENSIDAD DEL FLUJO MAGNÉTICO
( B Tesla ) Número de líneas imaginarias del flujo magnético que cruzan perpendicularmente una superficie
LEY DE FARADAY
La tensión eléctrica inducida en un circuito es proporcional a la variación del flujo magnéticos que lo atraviesa
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Un campo magnético que varía en el tiempo y produce una Fem que produce un potencial en el conductor
CAMPO MAGNÉTICO DE UNA BOBINA
Se puede aumentar la intensidad de un campo magnético aumentando el número de conductores por los que fue la corriente y en el mismo sentido para incrementar el número e espiras
LEY DE LA MANO DERECHA PARA BOBINAS
pulgar = flujo magnético
dedos = corriente
FUERZA MAGNETOMOTRIZ (FMM)
Capacidad de una bobina para producir un flujo magnético
RELUCTANCIA
Oposición que el circuito magnético presenta al flujo
INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO
Gradiente de la FMM por unidad de longitud de un circuito magnético
HISTERISIS (MIO)
Desfase entre la entrada y salida de un sistema al producirse un cambio de dirección
EXPLICA LA CURVA DE HISTERISIS
Cuando magnetizas un núcleo por primera vez el flujo traza una curva de A - B hasta el punto de saturación y al disminuir la corriente el flujo sigue la ruta B - C - D y cuando se aplica corriente otra vez va D - E - B y se observa que el flujo dispondrá de la cantidad de corriente aplicada en la bobina
PÉRDIDAS DE EDDY O DE CORRIENTES CIRCULANTES
Como el hierro es buen conductor y la variación del flujo magnético inducirá una Fem y una corriente dentro de la masa del núcleo, son relativamente grandes con la baja resistencia del hierro sólido, y en consecuencia se producen pérdidas por el efecto joule
PÉRDIDAS DE EDDY (MIO)
Pérdidas debidas a las corrientes inducidas sobre el material ferromagnético en consecuencia a estar sometido a un campo magnético variable con el tiempo
¿POR QUE Y COMO SE MODIFICÓ EL NÚCELO DE LOS TRANSFORMADORES?
Empezaron a hacer el núcleo de láminas pequeñas de acero-silicio, para minimizar el flujo y disminuir las pérdidas
FUERZA SOBRE CONDUCTORES ADYACENTES
La iteración de los campos magnéticos en los conductores adyacentes que transportan corriente producen fuerzas mecánicas que tienen a separar o unir conductores
FUERZA MECÁNICA DESARROLLADA SOBRE UN CONDUCTOR DENTRO DE UN CAMPO MAGNÉTICO
La fuerza sobre una partícula en movimiento a través de un campo magnético establece puede describirse como la fuerza diferencial ejercida sobre un elemento diferencial
FUERZA DE LORENTZ
Un conductor cuando transporta una corriente y se coloca dentro de un campo magnético experimentando una FEM
REGLA DE LA MANO DERECHA PARA LA FUERZA
pulgar = campo magnético (B)
índice = corriente
anular = fuerza
¿POR QUE ESTAN REGIDOS LOS CIRCUITOS MAGNÉTICOS?
Por ecuaciones análogas a las de un circuito eléctrico, tienen comportamientos similares
¿POR QUE LOS CIRCUITOS MAGNÉTICOS SON APROX?
Tienen una precisión de 5% por que:
1. Todo el flujo magnético esta confinado en el núcleo.
2. La longitud de la trayectoria no es lineal en las esquina, entonces ni se utiliza en su totalidad
3. En los materiales ferromagnéticos la permeabilidad varía
4. En el entrehierro el área efectiva será mayor que la supuesta por el entrehierro
¿DE ACUERDO A QUE TRABAJA UN TRANSFORMADOR?
Al principio de inductancia mutua entre dos o más bobinas o circuitos acoplados inductivamente, un transformador teórico con núcleo de aire en el que se acoplan dos circuitos mediante inducción magnética, los circuitos no se tocan
¿MEDIANTE QUE TRANSFIERE ENERGÍA UN TRANSFORMADOR<’
Con la inducción magnética
¿TRANSFORMADORES?
Máquinas muy útiles, elevan o reducen el voltaje o corriente en los sistemas de corriente alterna que pueden aislar circuitos entre si, transmiten energía eléctrica, en su forma más simple consta de dos bobinas acopladas por un flujo magnético
TRANSFORMADOR (MIO)
Dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión basado en la inducción electromagnética
¿EN QUE SE BASA EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN?
En los conceptos de voltaje inducido en una bobina, derivado de la ley de Faraday
¿EN DONDE SE APLICA EL VOLTAJE INDUCIDO?
En una bobina eslabonada con flujo magnético
¿1ER SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA?
En EUA, sistema de corriente continua de 120 de Tomas para iluminar lámparas incandescentes
¿1882?
primera central eléctrica de Edyson, se transmitía en bajo voltaje requería una corriente muy grande para vencer la caída de tensión a largas distancias, que provocaba grandes pérdidas
¿QUE PASÓ CO LA LLEGADA DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE ALTERNA DE TESLA?
se eliminaron las limitaciones del de Edyson, ya que aceleraba el voltaje sin afectar la potencia
¿QUE PASA SI UN TRANSFORMADOR ELEVA EL VOLTAJE?
Disminuye la corriente y se conserva la potencia inicial
¿QUE PASA CON EL PRINCIPIO DE TRANSFORMADOR?
El voltaje e una central eléctrica puede elevarla para transmitirla a lo largo de una distancia con muy pocas pérdidas y disminuir el voltaje para su distribución y uso final
¿POR QUE CUANDO LA CORRIENTE SALTA LAS PÉRDIDAS SON GRANDES?
Como las pérdidas por transmisión en las líneas de un sistema de potencia son proporcionales al cuadrado de la corriente de ellas
¿COMO SE CLASIFICAN LOS TRANSFORMADORES?
-Por su alimentación eléctrica: monofásicos, trifásicos o monofásicos en banco trifásico
-Por su tipo de núcleo: núcleo o acorazado
DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR
Se clasificarse de alta p baja independiente si son primarios o secundarios según la función del transformador, si es reductor o elevador
CAMBIADOR DE TAPS
La mayoría de los transformadores no tienen una relación fija de transformación, pueden variar a través del cambiador cambiando su posición para ajustar el voltaje de salida
AISLAMIENTO
La mayoría de los transformadores dependen de su aislamiento para funcionar bien
-Clase “A” <= 55
-Clase “B” 55 <= “B” <= 80
-Clase “F” 80 <= “F” <= 115
Clase “H” 115 <= “H” <= 150
¿PARA QUE SIRVE EL ENFRIAMIENTO DEL TRANSFORMADOR?
Para prevenir el deterioro del material
ENFRIAMIENTO TIPO AA
Enfriado por aire, en transformadores tipo seco, con voltajes no mayores a 15kV o mayores con características especiales
ENFRIAMIENTO TIPO AFA
Enfriado por aire forzado, en transformadores tipo seco y el aire es forzado por medio de ventiladores
ENFRIAMIENTO TIPO OA
Enfriado en aceite, el núcleo u bobinas sumergidos en un tanque de aceite para el enfriamiento de convención y que se pueda radiar el calor en la superficie del tanque
ENFRIAMIENTO TIPO OW
Enfriado por agua con serpientes (tubo delgado que lleva agua) de agua fría dentro del aceite para su enfriado rápido
ENFRIAMIENTO TIPO OA/FA
Enfriado con aceite apoyado por aire forzado para disipar el calor de los radiadores más rápido, se emplea en transformadores de gran potencia (le agregas ventiladores)
¿QUE CONSIDERAR PARA OBTENER LA RELACIÓN EL TRANSFORMADOR?
Que el flujo magnético mutuo es el mismo para el devanado primario y secundario
RELACIÓN DEL TRANSFORMADOR (E)
EP/ES = NP/NS = a
TRANSFROMADOR IDEAL
Dispositivo sin pérdidas que tienen un devanado de entrada y uno de salida,
RELACIÓN TRANSFORMACIÓN (transformador ideal)
VP/VS = NP/NS = IS/IP = a
¿QUE AFECTA LA RELACIÓN TRANSFORMACIÓN? (transformador ideal)
Afecta solo al transformador ideal, a las magnitudes de los voltajes y las corrientes, pero no afecta su ángulo de fase ni frecuencia
¿PARA QUE SE UTILIZA LA CONVECCIÓN DE PUNTOS?
Para identificar la polaridad de los transformadores
¿COMO ES LA RELACIÓN DE CONVECCIÓN DE PUNTOS?
- Si de lado primario es (+) donde esta el punto y el lado secundario es (+) donde esta el punto ambas bobinas son positivas
- Si el lado primario el punto esta donde entra la corriente y en el secundario el punto esta donde sale la corriente las bobinas son positivas
¿POR QUE EL fp = cos (ang)?
por que (angp = angs = ang)
¿QUE POTENCIA ES LA S?
Aparente (VA)
¿QUE POTENCIA ES LA Q?
Reactiva (VAR)
QUE POTENCIA ES LA p?
Real (w)
¿COMO SE DEFINE LA IMPEDANCIA DE UN TRANSFORMADOR?
Como la relación entre el voltaje fasorial y corriente fasorial
¿DE QUE MATERIAL ES LA BOBINA?
De cobre
¿DE QUE MATERIAL ES EL TRANSFORMADOR?
De cobre - silicio
¿POR QUE EL FLUJO MAGNÉTICO NO SERÁ IGUAL AL FLUJO MAGNÉTICO DE CADA ESPIRA? (transformador real)
Por que el flujo de cada espira es un poco diferente, pues depende de la posición de la espira en la bobina
CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN EN UN TRANSFORMADOR REAL
Si esta energizado y aunque este abierto (sin carga) en el secundario, la corriente eléctrica fluye en el primario y esta corriente que se requiere para producir un flujo magnético, sus dos componentes es la corriente de magnetización y la corriente de pérdidas en el núcleo
¿QUE ES LA CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN (iM)? (trans real)
Es la corriente requerida para producir el flujo magnético en el núcleo del transformador
¿QUE ES LA CORRIENTE DE PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO (i h+e)? (trans real)
La corriente causada por las corrientes de histerisis y de Eddy
¿QUE PRODUCE LA CORRIENTE EN EL LADO PRIMARIO? (trans real)
Produce una fuerza magnetomotriz (FMM)
¿POR QUE ES PRODUCIDA LA CORRIENTE EN EL LADO SECUNDARIO? (trans real)
Por una fuerza magnetomotriz (FMM)
¿CUALES SON LAS CONSIDERACIONES PARA CONVERTIR UN TRANSFORMADOR REAL EN UNO IDEAL?
- El núcleo no contiene histerisis ni corrientes de Eddy
- La curva de magnetización es ideal
- El flujo magnético disperso es igual a cero
- La resistencia de los devanados es cero
¿POR QUE EL VOLTAJE DE SALIDA DE UN TRANSFORMADOR REAL VARIA?
Como el transformador real tiene impedancias, el voltaje de salida varia con respecto a la carga, incluso cuando el voltaje de alimentación permanece constante
¿CUAL ES UNA FORMA DE COMPARAR LOS TRANSFORMADORES?
Con la regulación de voltaje
¿QUE ES LA REGULACIÓN DE VOLTAJE?
Una razón que compara el voltaje de salida de un transformador sin carga con el voltaje de salida del mismo transformador a plena carga
¿COMO SE DESEA TENER LE REGULACIÓN DE VOLTAJE?
Pequeña, tan pequeña como sea posible
¿COMO ES LA REGULACIÓN DE VOLTAJE EN UN TRANSFORMADOR IDEAL?
Es igual a cero
¿PARA QUE EXISTEN TRANSFORMADORES QUE INTERNAMENTE TIENEN ALTA REGULACIÓN DE VOLTAJE E IMPEDANCIA?
Para poder emplearlos reduciendo fallas de corriente en circuitos que se desean aislar
CUANDO ESTA RESISTIVA
Resistencia, se mantiene igual, fp = 1
CUANDO ESTA CAPACITIVA
Capacitor, lo adelanta, fp = adelantado
CUANDO ESTA INDUCTIVA
Inductor, lo atrasa, fp = atrasado
¿CUAL ES EL PRINCIPAL PARÁMETRO PARA DETERMINAR LA CALIDAD DE LA MÁQUINA ELÉCTRICA?
Conocer su eficiencia
PRINCIPALES PÉRDIDAS EN LOS TRANSFORMADORES REALES
- Pérdidas en el cobre
- Pérdidas por histerisis
- Pérdidas de Eddy
¿CUALES SON LAS PRUEBAS PARA DETERMINAR LOS VALORES DE IMPEDANCIAS Y RESISTENCIAS EN EL MODELO DE TRANSFORMADOR (CIRCUITO EQUIVALENTE) ?
- Prueba de circuito abierto
- Prueba de corto circuito
PASOS PARA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
- Se aplica un voltaje pleno en el lado primario
- Se mide el voltaje de entrada
- Se mide la corriente del lado primario de entrada
- Se mide la potencia real de entrada del transformador
¿DONDE SE RECOMIENDA QUE SE HAGAN LAS MEDICIONES EN EL CA?
En el lado de bajo voltaje, por que es más fácil trabajar con ellos
¿COMO SE ENCUENTRA EL fp EN EL TRANSFORMADOR REAL EN CA?
Siempre esta en atraso por su naturaleza inductiva
LAS MEDICIONES REGISTRADAS EN LA PRUEBA CA QUE DETERMINAN
Determinan el factor de potencia y la magnitud y el ángulo de la impedancia
PASOS PARA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO
- En las terminales de alto voltaje se conecta la fuente
- En las terminales de bajo voltaje se conectan en corto circuito
- Las mediciones se realizan en el lado de alto voltaje, por que las corrientes de alto voltaje son más bajas y fáciles de trabajar
- Se ajusta el voltaje de entrada hasta que la corriente en el devanado en CC sea nominal
- Se mide el voltaje, la corriente y la potencia de entrada
¿POR QUE LA CORRIENTE DE LA RAMA DE EXITACIÓN EN CC SE IGNORA?
Por que el voltaje de entrada es baja la corriente en la rama de exitación se ignora por que e muy pequeña, y en este momento la caída de voltaje se atribuye a los elementos en serie del circuito
¿A QUE LADO DEL TRANSFROMADOR ESTA REFERIDO LA MAGNITUD DE LA IMPEDANCIA?
Al primario
EFICIENCIA MÁXIMA E UN TRANSFORMADOR
Se presenta en el punto de carga en el que las pérdidas fijas son iguales a las pérdidas variables, siendo las pérdidas variables de cobre y las pérdidas fijas del núcleo
ANALIZANDO LAS CURVAS DE EFICIENCIA SE TIENE:
- La eficiencia máxima siempre se presenta en el mismo punto independientemente al factor de potencia
- Minters mayor sea el factor de potencia mayor será la eficiencia
- Si disminuye el factor de potencia disminuye la eficiencia
- Con cargas pequeñas se produce una eficiencia baja
- Con cargas superiores el valor nominal también producirá una eficiencia baja
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
Transformador que tiene un devanado, que sirve como primario y secundario cuando se usa par elevar la tensión (una parte como primario y todo como secundario), y cuando es reductor (todo como primario y parte como secundario)
¿POR QUE SE USA UN AUTOTRANSFROMADOR?
Por su economía, al necesitar elevar o reducir el voltaje a un valor pequeño, tal vez para compensar la caída de tensión en la red. En este caso es mejor utilizar un autotransformador
¿COMO ES LA CONEXIÓN DE LAS BOBINAS?
Es en forma aditiva y dependiendo de la función del autransformador los devanados se sumarán para aumentar el voltaje, en el caso de un autotransformador elevador se integrará el devanado común y el devanado en serie
¿COMO ES EL VOLTAJE DE ENTRADA EN EL AUTOTRANSFORMADOR REDUCTOR?
El voltaje de entrada es la suma de los voltajes del devanado en serie y del devanado común, y el voltaje de salida es solamente el voltaje del devanado en común
VENTAJA DEL VALOR NOMINAL DE LA POTENCIA APARENTE DE LOS AUTOTRANSFORMADORES
No toda la potencia que pasa del primario al secundario se transmite por el devanado, de forma de inducción electromagnética, por tanto si un transformador convencional se conecta como autotransformador elevará su potencia
¿QUE ES LA SES?
La potencia que entra por el primario y sale por el secundario
¿QUE ES LA SD?
La potencia que realmente pasa por los devanados
MIENTRAS MÁS PEQUEÑO SEA EL DEVANADO EN SERIE..
Más grande será la potencia que se obtenga en el transformador
TRANSFROMADOR TRIFÁSICO
Consta de 3 bobinas, ya sean separadas o combinadas en un solo núcleo. Los primarios y secundarios se pueden conectar independientemente eb estrella o delta
¿CUALES SON LAS POSIBLES COMBINACIONES DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO?
estrella - estrella
estrella - delta
delta - delta
delta - estrella
¿COMO SERÁ CONOCIDO LA CONEXION DE TRES TRANSFORMADORES TRIFÁSICO?
Como banco de transformadores, y cualquier transformador del banco se comportará exactamente como un transformador monofásico
PROBLEMAS DE LA CONEXIÓN ESTRELLA - ESTRELLA
- Si la carga no esta balanceada el voltaje en las fases del transformador puede desequilibrarse
- Los voltajes de terceras armónicas pueden ser graves
SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DE LA CONEXIÓN ESTRELLA - ESTRELLA
- Conectar solamente a tierra los neutros del transformador
- Añadir un tercer devanado conectado en delta al banco de transformador
PROBLEMAS CONEXIÓN DELTA - DELTA
Esta conexión no presenta problemas de desplazamiento angular ni desequilibrio de armónicas
CONEXIÓN ESTRELLA - DELTA
Es más estable con respecto a las cargas desequilibradas u no presenta problemas de tercera armónica por delta
Sin embargo, el voltaje en el secundario se desfasa 30° con respecto al primario
