Circuitos magnéticos (III)

Moisés San Martín

Continuando con la serie de circuitos magnéticos, en el que tratamos de analizar el circuito de doble ventana de la siguiente figura alimentado en su columna central.

Para el estudio del mencionado circuito magnético ante cualquier carga conectada en sus devanados, utilizamos su CIRCUITO EQUIVALENTE (usado con profusión en el estudio de transformadores eléctricos CON DOS DEVANADOS). Este circuito equivalente consta de una resistencia del primario Rp y una resistencia en el secundario R's (reducida al primario) correspondiente a las pérdidas por efecto Joule; unas reactancias de primario Xdp y secundario X'ds (también reducida al primario) correspondientes a la dispersión de flujo, una resistencia _RFE   correspondiente a las pérdidas de Foucault e histéresis en el circuito magnético; y una reactancia X_µ  que representa el flujo útil. Además, la carga conectada al secundario Z'c se reduce al primario.

 Dado que en este caso el "transformador" dispone de un primario (columna central y varios secundarios (columna central, columna lateral izquierda y columna lateral derecha), el circuito equivalente completo deberá considerar todos estos elementos.

Como ya se vio en artículos anteriores, en todos los casos, el flujo en la columna central se reparte entre sendos flujos en las columnas laterales. Por lo tanto, el CIRCUITO EQUIVALENTE OBTENIDO podría ser el mostrado en la siguiente figura:

Obsérvese que en las columnas laterales (A y C), la reactancia que representa su flujo útil Xµ viene dividida por la mitad. Por otra parte, analizando los elementos del circuito equivalente correspondiente a las columnas centrales, tenemos algo parecido a dos circuitos equivalentes conectados EN SERIE (E_A + E_C = E_B). Dado que el flujo en corriente alterna es proporcional a la tensión, esto nos indica que el flujo de A más el flujo de C es igual al flujo en B (y esto sin considerar los flujos dispersos).

Respecto a la columna central B, se observa que se corresponde con el circuito equivalente clásico de un transformador.

Con el citado circuito equivalente es posible analizar el comportamiento del "transformador ante cualquier carga conectada en su secundario.

Nuevo simulador de Subestaciones Eléctricas

    Se ha creado a través de un Proyecto Fin de Carrera de Eladio González un programa Simulador de Subestaciones Eléctricas.

    El programa explica los distintos elementos que intervienen en una subestación eléctrica, y permite la simulación de maniobras (de forma manual y automática) en las siguientes configuraciones:

• Barras simples
• Barras simples partidas
• Barras simples con by-pass
• Juego de barras con transferencia
• Doble barra
• Anillo
• Interruptor y medio

   Más información y descarga en http://www.aulamoisan.com/software-moisan/subestaciones-electricas

Circuitos magnéticos (II)

Moisés San Martín

Continuamos con el análisis de magnético realizado en un circuito de dos ventanas como el mostrado en la figura.

En este caso tratamos de justificar el reparto de los flujos por las columnas laterales ante diferentes cargas. Ya vimos en el post anterior que ante cualquier carga el flujo de la columna central permanece prácticamente constante (debido a que depende de la tensión y la frecuencia).

Si observamos el circuito ante diversas cargas, en todos los casos la corriente por la carga del secundario en la columna de la izquierda es prácticamente igual a la corriente de la carga de la columna derecha:

Esta corriente por la carga origina una tensión, que será proporcional al flujo que circula por esa columna. Se observa que si la resistencia conectada en la columna derecha es doble, por ahí circula prácticamente el doble de flujo que en la columna izquierda. (Recuérdese que por la columna central prácticamente circula el mismo flujo y así se comprueba analizando la tensión en el secundario de la columna central). Por lo tanto, cuanto más carga haya en una columna lateral, más flujo circulará por ella (en detrimento de la otra columna lateral).

La explicación de este fenómeno es el mantenimiento de la fuerza magnetomotriz (NI). Eligiendo un camino cerrado podemos aplicar que la suma algebraica de fuerzas magnetomotrices en ese camino es igual a la suma de flujos por la reluctancia.

Del análisis en vacío determinamos que la corriente de vacío es despreciable (y por tanto su flujo por reluctancia) como vemos en la siguiente figura:

Por lo tanto eligiendo como camino cerrado el marcado con rojo en la figura, la fuerza magnetomotriz de la columna central (NpIp) es prácticamente la fuerza magnetomotriz de la columna derecha (NsIsc). En realidad NsIsc = NpIp-NpIo (siendo Io la corriente de vacío).

Si a la corriente del primario (0,45 A) se le resta la corriente de vacío (0,06 A) y se multiplica por la relación de transformación (0,92) se obtiene prácticamente las corrientes que circulan por los secundarios de las columnas laterales.

Con estos resultados ya estamos en condiciones de elaborar el circuito equivalente para el estudio de este circuito magnético y que haremos en futuros posts.