Presentacin de PowerPoint

Universidad Politcnica Salesiana

Ing. Electrnica

Maquinas Elctricas I

Fenmenos Fsicos y Magnticos en un transformador Real

Carlos Tixi

2015

Para empezar con la explicacin del los fenmenos fsicos que suceden en un transformador real partiremos de las siguientes ideas: 1. Los dominios magnticos del Hierro se polarizan a 50Hz o 60Hz es decir un fenmeno lento de propagarse.2. Consideraremos una fuente de potencial elctrico ideal, es decir que no hay cada de tensin al momento de conectarla ver Fig.1.

120vFig.1 Representacin del transformador a analizar.Se cierra switch S1, y se analiza en un diferencial de tiempo muy pequeo; T=0+ s, llamado transitorio, los electrones empezaran a moverse desde la fuente hasta llegar al primer devanado del transformador (como se observa en la Fig.1).

Para entender mejor este fenmeno en el intervalo t=0+ s, se analiza el efecto de la fuente en la bobina antes de que pase el transitorio: 120VFig. 2 movimiento de los electrones al cerrar el switch S1 en el instante t=0+ s.

120V0VAplicando LVK; en el lazo cerrado tenemos que la suma de voltajes no es igual a cero, para explicar mejor esto utilizaremos la Ec[1]. lo cual indica que la variacin de flujo magntico en el tiempo ser el causante de generar un voltaje inducido en los terminales de la bobinas ; como los electrones estn apenas entrando al cable(como se observa en la Fig3.) no hay variacin de flujo en la bobina por lo cual el voltaje en ella es 0;Fig. 3 Los electrones movindose hasta ingresar al bobinado primarioCorriente de In RushCon la Energa usada para crear el campo magntico en este caso 120V; establezco una corriente Inicial llamada In Rush la cual se observa en la Figura 4. Esta corriente transitoria aparece por causa de la magnetizacin del ncleo de hierro, en el momento en que el transformador sin carga es energizado y aparece en el bobinado primario.Fig. 4 Corriente de In Rush conocida tambin como de ocupacin.Grafica Corriente(i) vs. Tiempo(t)

Caractersticas de la Corriente de In RushValor de pico inicial elevado (10 20 veces el valor de pico de la corriente nominal del transformador)Duracin de varios ciclos igual a T/2 es decir dura la mitad del periodo en cada ciclo hasta estabilizarse(Este tiempo se denomina Transitorio).Esta corriente aparecer en el arranque de toda maquina elctrica.

120vH11

120v1E12vH1Fig.6 El flujo enlaza al secundario

El Flujo magntico continua su trayectoria por el ncleo; hasta llegar a enlazar al primario como se observa en la Fig. 7, lo que producir flujo variante en el tiempo por la Ec. 1, aparecer una d.d.p en la bobina del primario este d.d.p es muy similar al potencial elctrico que nos entrega la fuente.120vH1E123A consecuencia que S2 esta abierto no existir circulacin de corriente por el bobinado secundario(i2=0mA) por lo cual no se genera intensidad de campo magntico (H2) Loadipi2=0mA110vFig.7 El flujo enlaza al primario y genera d.d.pAl cerrar el switch S2 no hay corriente de In-rush ya que se saca energa de la bobina, esto en consecuencia hay circulacin de corriente junto a un campo magntico (H2) lo cual se verifica en la Fig.8, en este punto es conveniente analizar la ley de Lenz*.

120vH1E123LoadIp=1Ai2=10A110vH212vLey de Lenz *la corriente que circula por la carga produce un flujo en sentido opuesto.

Fig. 9. Se puede observar que el flujo 2 llega en oposicin al flujo 1 y parte del flujo se escapa denominado flujo 3

120ve1=110vAnalizando la Fig. 11 aplicando LKV obtenemos [1] 120-110v= 10v.

Fig.10 Reposicin de flujo en el primarioFig. 11 D.D.P en el primario e1