Moisés San Martín
Eduardo Parra
Jose Andrés Serrano
Para el estudio y análisis del transformador
eléctrico se recurre a
modelos a base de circuitos equivalentes. En el caso del transformador tenemos varios modelos que expondremos en este primer artículo. En un artículo posterior veremos la equivalencia entre los distintos modelos.
Modelo
transformador ideal
El primer modelo que analizamos es el transformador ideal que constituye un modelo
simplificado del transformador real en el que no se han considerado ni las
pérdidas de potencia, ni las pérdidas de flujo.La relación de transformación (rt) es el
parámetro fundamental de los transformadores. En la siguiente figura se representa este modelo con las ecuaciones de tensiones y corrientes:
Modelo transformador bobinas
acopladas
Otro modelo que conocemos del transformador es el modelo
mediante dos bobinas acopladas. En este modelo tampoco se consideran las
pérdidas de potencia, pero si se tiene en cuenta las pérdidas de flujo
magnético. Los parámetros del modelo son las dos autoinducciones L y el
coeficiente de inductancia mutua M.
En este modelo, las ecuaciones para las tensiones e
intensidades (según las referencias
de la figura)
que definen el comportamiento del transformador están mostradas en la siguiente figura:
Modelo transformador corriente
alterna
El modelo usado habitualmente en corriente alterna
tiene en cuenta las pérdidas de potencia en los devanados y en el núcleo
magnético (hierro), y las pérdidas de dispersión de flujo. En este modelo, los
parámetros del secundario son traspasados al primario (reducción al primario).
Esto consiste en poner otros elementos en el primario que producen el mismo
efecto que los elementos originales conectados en el secundario. Se debe tener
presente en todo momento que este modelo es válido únicamente en corriente
alterna.
Esta figura representa el esquema del circuito
equivalente donde tenemos desglosado las pérdidas de potencia (en forma de
resistencia) en los devanados y en el hierro, y la dispersión de flujo (en forma
de reactancia).
Con el fin de simplificar los cálculos, se
acostumbra a trasladar la resistencia del hierro RFE (que representa
las pérdidas del hierro) y la reactancia magnetizante Xm
(que caracteriza al flujo útil) al principio del circuito, como se puede ver en
la siguiente figura.
En este modelo de corriente alterna, y mediante la realizacion de los ensayo de vacío y de cortocircuito se determinan todos los parámetros del circuito equivalente.
En el próximo artículo buscaremos la equivalencia entre el modelo de corriente alterna y el de bobinas acopladas, es decir, una vez conocidos todos los parámetros del modelo de corriente alterna, calcularemos el valor de L1, L2 y M.
