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Transformador semi ideal, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

Teoria sobre transformador semi ideal, con su explicaciones pertinentes tanto formulas como graficos

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2019/2020

Subido el 29/09/2020

estefania-ramirez-quintana
estefania-ramirez-quintana 🇻🇪

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Transformador Semi-Ideal.-
La única diferencia entre un transformador ideal y uno semi-ideal radica en la curva de
magnetización del material en el caso del transformador semi-ideal es una recta de pendiente muy
grande pero no infinita, tal y como se muestra en la fig. 6, lo cual implica que en este caso la
intensidad de campo magnético Hneto será distinta de cero. ¿A qué afecta esa diferencia?. No afecta
para nada a la relación de las tensiones, y nuevamente lo puede chequear en el análisis anterior
siguiendo las ecuaciones que conducen al establecimiento de esta relación. Así en un transformador
Semi-ideal, en vacío y en carga
2a1.- Relación de corrientes en vacío.-
Al estar el transformador sin carga conectada (en vacío, “S” abierto), la corriente del secundario
I2 = 0, (fig. 3), por lo que la intensidad de campo que dicha corriente origina H2 también será igual
a cero, por lo que Hneto = H1 H2
Hneto = H1
Hneto = N1I1/l
Despejando la corriente que circula por el primario
I1 = Hnetol/ N1
Note que en el caso del transformador ideal la corriente I1 = 0 porque en ese caso el Hneto = 0,
mientras que en el transformador semi-ideal en vacío no es así, no hay corriente por el secundario
pero si hay corriente por el primario, es muy pequeña (alrededor del 5% de la corriente nominal ) ya
que en la práctica las máquinas eléctricas se fabrican con muy buenos materiales ferromagnéticos
que tienen una relación entre densidad de campo e intensidad de campo que se comporta antes del
codo de saturación como una línea recta de pendiente no infinita pero si muy alta, lo que significa
que grandes valores de densidad de campo se logran con muy pequeños valores de intensidad de
campo magnético, Hneto tendiendo a cero.
A la corriente que circula por el primario del transformador en vacío se le llama corriente de
magnetización Im, y al ser ella la responsable de producir el flujo está en fase con él, y por lo tanto a
90 de las tensiones inducidas en los devanados, atrasando a estas tensiones.
Mientras el transformador Ideal en vacío se comporta como un circuito
abierto, el transformador semi-ideal se comporta como una inductancia ya que
es en estos elementos circuitales en donde la corriente
atrasa a la tensión en
90. Esa inductancia
con la que se
representa al
transformador semi-
ideal viene
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Transformador Semi-Ideal.-

La única diferencia entre un transformador ideal y uno semi-ideal radica en la curva de magnetización del material en el caso del transformador semi-ideal es una recta de pendiente muy grande pero no infinita, tal y como se muestra en la fig. 6, lo cual implica que en este caso la intensidad de campo magnético Hneto será distinta de cero. ¿A qué afecta esa diferencia?. No afecta para nada a la relación de las tensiones, y nuevamente lo puede chequear en el análisis anterior siguiendo las ecuaciones que conducen al establecimiento de esta relación. Así en un transformador Semi-ideal, en vacío y en carga

2a1.- Relación de corrientes en vacío.-

Al estar el transformador sin carga conectada (en vacío, “S” abierto), la corriente del secundario I 2 = 0, (fig. 3), por lo que la intensidad de campo que dicha corriente origina H 2 también será igual a cero, por lo que Hneto = H 1 H 2

Hneto = H 1

Hneto = N 1 I 1 /l

Despejando la corriente que circula por el primario

I 1 = Hnetol/ N 1

Note que en el caso del transformador ideal la corriente I 1 = 0 porque en ese caso el Hneto = 0, mientras que en el transformador semi-ideal en vacío no es así, no hay corriente por el secundario pero si hay corriente por el primario, es muy pequeña (alrededor del 5% de la corriente nominal ) ya que en la práctica las máquinas eléctricas se fabrican con muy buenos materiales ferromagnéticos que tienen una relación entre densidad de campo e intensidad de campo que se comporta antes del codo de saturación como una línea recta de pendiente no infinita pero si muy alta, lo que significa que grandes valores de densidad de campo se logran con muy pequeños valores de intensidad de campo magnético, Hneto tendiendo a cero.

A la corriente que circula por el primario del transformador en vacío se le llama corriente de magnetización Im, y al ser ella la responsable de producir el flujo está en fase con él, y por lo tanto a 90 ⁰ de las tensiones inducidas en los devanados, atrasando a estas tensiones.

Mientras el transformador Ideal en vacío se comporta como un circuito abierto, el transformador semi-ideal se comporta como una inductancia ya que es en estos elementos circuitales en donde la corriente atrasa a la tensión en 90 ⁰. Esa inductancia con la que se representa al transformador semi- ideal viene

caracterizada en alterna por una reactancia denominada reactancia de magnetización xm, que se calcula como xm = E 1 /Im. La reactancia de magnetización tiene un valor muy grande en comparación con los de los otros elementos del circuito equivalente del transformador ya que la corriente de magnetización es de valor muy pequeño. Ya que la diferencia entre un transformador ideal y uno semi-ideal es en este único aspecto que se refiere a la corriente de vacío, bastaría con agregarle esta reactancia al transformador ideal para convertirlo en uno semi-ideal, (ver fig.8).

2a1.- Relación de corrientes en carga.-

Ahora si hay corriente por el secundario

Siendo Z: impedancia de la carga

De manera tal que ahora la intensidad de campo magnético H 2 será distinta de cero

Y ya que

Hneto = H 1 H 2

H 1 = Hneto + H 2

N 1 I 1 /l = Hneto +

Despejando la corriente que circula por el primario

I 1 = Hnetol/ N 1 +

Siendo la corriente de magnetización igual a I1m = Hnetol/ N 1 , queda entonces que la corriente del primario en un transformador Semi-ideal vendrá dada por

I 1 =Im + IL

Siendo IL lo que de ahora en adelante se llamara componente de carga del transformador. Observe que esta última ecuación esta caracterizada completamente en el circuito que se nuestra en la fig. 8, corroborando que esa es la representación circuital de un transformador Semi-ideal.