Nueva versión del Simulador de Subestaciones Eléctricas

Se ha generado una nueva versión del Software de Simulación de Subestaciones Eléctricas por el Graduado en Ingeniería Eléctrica Eladio Gonzalez en el que se han incorporado nuevos esquemas y se han realizado ciertas mejoras.

http://www.aulamoisan.com/software-moisan/subestaciones-electricas

Circuitos Equivalentes de Transformadores Eléctricos (II)

Moisés San Martín

Eduardo Parra

Jose Andrés Serrano

Como continuación al artículo anterior (Circuitos Equivalentes de Transformadores Eléctricos (I)) veremos la equivalencia entre los distintos modelos de circuitos para el estudio de transformadores eléctricos.

EQUIVALENCIA ENTRE EL MODELO DE CORRIENTE ALTERNA Y EL MODELO DE DOS BOBINAS ACOPLADAS DE UN TRANSFORMADOR ELÉCTRICO

Modelo de corriente alterna

  El modelo de corriente alterna se representa en la siguiente figura:

Modelo de dos bobinas acopladas

  El modelo de corriente alterna se representa en la siguiente figura:

Es posible buscar una equivalencia entre el modelo usado en corriente alterna y el modelo de dos bobinas acopladas cuyos resultados son:

Dado que el modelo de bobinas acopladas no considera perdidas resistivas, lo podemos complementar considerando las pérdidas en los devanados y en el hierro, con lo que nos queda el circuito equivalente de la figura:

Para completar la validez de la equivalencia entre modelos hemos modificado nuestro simulador de transformadores monofásicos (http://www.aulamoisan.com/software-moisan/transformadores-monofasicos) para que resuelva también el modelo complementado de bobinas acopladas.

Se representan a continuación dos pantallas con los resultados obtenidos, donde se comprueba que existe una equivalencia entre los dos modelos de circuitos considerados:

 

Circuitos Equivalentes de Transformadores Eléctricos (I)

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 (r_t) 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 R_FE (que representa las pérdidas del hierro) y la reactancia magnetizante X_m (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.