¿Cuál es la condición para obtener la máxima eficiencia en un transformador monofásico?

Answer 1

Para garantizar la máxima eficiencia de un transformador, primero debe comprender qué causa las pérdidas en un transformador.

Un transformador monofásico consta de dos devanados (primario y secundario) y un núcleo de transformador.

Las pérdidas aparecen en todos los componentes:

• Pérdidas en devanados:

Cada material tiene una impedancia distinta de cero (la resistencia y la reactancia no son 0) causando:

• Las pérdidas de Joule en ambos devanados debido a la resistencia de los cables, es decir, los devanados se calentarán debido a la corriente eléctrica que fluye a través de ellos.
• Fuga de flujo magnético debido a la reactancia de los cables, lo que significa que algunos flujos atraviesan caminos que lo llevan fuera de los devanados.
• Pérdidas en el núcleo del transformador:
• Pérdidas de histéresis: en el proceso de magnetización, los pequeños dominios magnéticos deben moverse de acuerdo con la intensidad del campo magnético. Como estamos cambiando constantemente la dirección (y también la amplitud) de la intensidad del campo magnético, estos dominios tienen que moverse todo el tiempo. Esto produce calor y, a veces, ruido.

Las pérdidas por histéresis obtuvieron el nombre del gráfico que muestra la relación (no lineal) entre el vector de intensidad de campo magnético ([math] \ vec {H} [/ math]) y el vector de densidad de flujo magnético ([math] \ vec {B} [/matemáticas]).

Las pérdidas son compatibles con el área del ciclo de histéresis.

• Pérdidas por corrientes parásitas: el flujo magnético cambiante en el núcleo provoca un voltaje inducido de acuerdo con la ley de Faraday. Con el voltaje viene bucles circulantes inducidos de corriente en el núcleo llamado corriente Eddy. El bucle es perpendicular al eje del campo magnético. De nuevo, esta corriente produce calor no deseado.

Medios de minimizar pérdidas:

• Elegir los materiales correctos:
• El material utilizado para los devanados debe tener una impedancia lo más cercana posible a 0.
• El material utilizado para el núcleo debe tener la característica BH lo más lineal posible. También debe tener una alta conductividad magnética (permeabilidad) y una baja conductividad eléctrica.
• Elegir la mejor forma de un núcleo y la mejor forma de colocar bobinados en un núcleo:

Las diferentes aplicaciones exigen diferentes formas de transformadores. En los transformadores monofásicos, la forma más popular es colocar ambos devanados en la misma pata.

• Laminación:

Para reducir las corrientes de Eddy, el núcleo no debe ser sólido, sino que debe estar hecho de sacos de láminas delgadas recubiertas con una capa aislante.

Hemos tenido tanto éxito en lidiar con las pérdidas, que cuando el transformador funciona con la carga más óptima, la eficiencia es del 95-99%.

Answer 2

La máxima eficiencia ocurre cuando desperdiciamos la energía mínima. Para el transformador de 3 fases, es fácil obtener un campo magnético giratorio con una transición suave entre cada fase. El campo magnético está contenido, dirigido hacia el centro y el pico es el mismo en todo momento tanto en cada uno de los 3 picos (0, 120 y 240 grados) como en cualquier otro ángulo.

Para el transformador monofásico, el campo magnético que apunta hacia el exterior debe ser capturado por el núcleo y enrollado hacia el centro. El núcleo necesita soportar el peor de los casos, cuando alcanza el pico sin saturación.

Brevemente, para transmitir la misma energía en vatios, un transformador monofásico es más pesado y más expansivo.

Answer 3

La eficiencia de un transformador cambia con el cambio de carga. Para entender esto, primero tenemos que recordar que ¿qué es la eficiencia?

Entonces eficiencia = salida / (salida + pérdidas),

Cuando el transformador está sin carga, solo hay una pérdida de núcleo porque sin carga las pérdidas de cobre son casi insignificantes. Pero cuando aumenta la carga, la pérdida de cobre en el sistema también aumenta, por lo que la eficiencia varía con la carga.

El transformador dará la máxima eficiencia cuando su pérdida de cobre sea igual a la pérdida de hierro.

Answer 4

Hay dos pérdidas principales en un transformador monofásico: pérdida de núcleo y pérdida de cobre. Dado un núcleo elegido, un cable de menor diámetro permitirá más vueltas o menor densidad de flujo del núcleo, lo que resulta en una mayor pérdida de cobre pero una menor pérdida del núcleo. Hay muchas combinaciones posibles de número de vueltas y calibres de alambre. La máxima eficiencia del transformador se obtiene cuando el diseño es tal que la pérdida del núcleo es igual a la pérdida de cobre.

Answer 5

Veamos cómo podemos lograr la máxima eficiencia en la práctica.

• Uso de alambre laminado de cobre de buena calidad para bobinados.
• Buen diseño que minimizará el espacio de aire.
• Sellos CRGO de buena calidad para el núcleo.
• Y finalmente, un buen diseño que reducirá la corriente de magnetización.

Answer 6

Cuando dice “cuál es la condición”, asumimos que se refiere a cómo se usa el dispositivo para obtener la máxima eficiencia.

Si es así, la respuesta es usar el transformador cerca de la clasificación de la placa de identificación pero sin excederlo, de manera similar a conducir un automóvil a la velocidad de 55/65 mph para lograr la mejor eficiencia de combustible.

Verá, el transformador sufre una pérdida de hierro, un precio que uno paga para excitar a la máquina para que pueda comenzar a trabajar para transferir energía eléctrica de un devanado a otro. Es como cebar la bomba. Esta pérdida se mantiene igual, ya sea con el acelerador a fondo o la mitad.

Es obvio que si la carga es del 10%, entonces el precio pagado en la pérdida de hierro es muy importante sobre el trabajo real realizado [10%]. Si la unidad está funcionando con la clasificación completa de la placa de identificación, la pérdida de hierro es proporcionalmente menor.

Hay una pérdida de cobre que es proporcional a la carga. Por lo tanto, en el porcentaje de eficiencia, puede ser un porcentaje fijo independientemente de cuánto esté usando el dispositivo.

Answer 7

¿Estás diseñando un transformador o comprando uno?

El factor más importante es seleccionar o diseñar un transformador que no sea mucho más grande de lo necesario. Como han dicho otros, la pérdida porcentual es más alta cuando el transformador está ligeramente cargado.

Answer 8

Cuando la carga de su transformador es tal que sus pérdidas de cobre son iguales a sus pérdidas constantes.

Answer 9

Siempre habrá algunas pérdidas en el núcleo … ya que las corrientes parásitas y la histéresis se forman a través de los principios de la física electromagnética.