Discusión de Resultados - UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

Figura 33

Gráfica de regulación de tensión para factor de potencia inductivo de 0,8 a 1.

presente trabajo estaría aproximadamente entre 1,359% (FP = 1) al 4,417% (FP = 0,7986) como se puede apreciar en la figura 33.

Se puede suponer que la tensión de salida del transformador es más alta sin carga. Entonces tendría sentido que (bajo condiciones de carga) los componentes resistivos y reactivos del transformador causen que la tensión de salida caiga por debajo de su nivel sin carga. Esta es una suposición lógica, pero no necesariamente es así. De acuerdo a la gráfica de regulación de tensión de la figura 33, dependiendo del factor de potencia de la carga, la tensión de salida a plena carga puede ser mayor que la tensión sin carga.

La regulación de tensión del transformador es el cambio porcentual en el voltaje de salida de sin carga a carga completa. Y como se puede apreciar en la figura 32 el factor de potencia es un factor determinante en la tensión secundaria, el factor de potencia influye en la regulación de la tensión. Esto significa que la regulación de tensión del transformador es un valor dinámico dependiente de la carga. Los datos de la placa de transformador son fijos; el número de espiras del devanado primario no cambia; el número de espiras del devanado secundario no cambia, etc. Pero la regulación de tensión varía a medida que varíe el factor de potencia.

Conclusiones

1. Para determinar los parámetros del circuito equivalente del transformador se deben conocer las magnitudes de tensión primaria, tensión secundaria del transformador además de las tensiones, corrientes y potencias de las pruebas de cortocircuito y de circuito abierto practicadas a esta máquina eléctrica estática. Los parámetros que se determinan son las resistencias R1 y R2 que equivale a las perdidas por efecto Joule de los dos devanados primario y secundario respectivamente, las reactancias X1 y X2 que equivale a los flujos de dispersión de los devanados primario y secundario respectivamente, la resistencia Rc equivale a las perdidas en el núcleo y la reactancia Xm que equivale al flujo de magnetización encerrado en el núcleo común a los dos devanados.

2. Se logró diseñar y elaborar el programa en Matlab que da como resultados los parámetros del circuito equivalente del transformador y la curva que se genera a través de la unión de puntos de regulación de tensión a diferentes factores de potencia de la carga. Para obtener éstos dos resultados se deben ingresar como datos de entrada la potencia nominal del transformador; las tensiones primaria y secundaria; las magnitudes de la tensión, corriente y potencia en la prueba de circuito abierto y; las magnitudes de la tensión, corriente y potencia en la prueba de cortocircuito del equivalente monofásico del transformador trifásico.

3. Si se mantiene en un transformador una tensión constante en el primario, en el secundario la tensión no se mantiene constante a partir de la carga en vacío hasta la carga completa. Esto se debe a la caída de tensión a lo largo de la impedancia de fuga, cuya magnitud obedece tanto del valor de carga, así como de su factor de potencia. En consecuencia, la regulación varía en la tensión

secundaria de carga vacía a plena carga a un factor de potencia proporcionado.

Es definido como la variación en la tensión secundaria cuando el transformador está operando a plena carga del factor de potencia especificado suministrado a una tensión nominal en vacío, con la tensión primaria mantenida constante.

4. Para evaluar la regulación de tensión de un transformador de 75 kVA, 10000/400-231 V se utilizó dos programas desarrollado para este objetivo por nosotros en Matlab, como ejemplo tenemos resultados que, para las condiciones del factor de potencia de la carga de 0, 7986 (ángulo de 36,87°) y 1 (ángulo de 0°) las regulaciones de tensión son de 4,417% y 1,359%

respectivamente.

Recomendaciones

1. Dos dificultades principales que no justifican la prueba de grandes transformadores mediante prueba de carga directa son: (a) se debe desperdiciar una gran cantidad de energía en dicha prueba, (b) es una tarea estupenda (imposible para grandes transformadores) de arreglar una carga lo suficientemente grande para la carga directa. Por lo tanto, la regulación de tensión del transformador debe calcularse a partir del conocimiento de sus parámetros de circuito equivalentes que, a su vez, se determinan mediante la realización de pruebas simples que implican muy poco consumo de energía, llamadas pruebas sin carga. En estas pruebas, el consumo de energía es simplemente el necesario para suplir las pérdidas sufridas. Las dos pruebas sin carga son la prueba de circuito abierto y la prueba de cortocircuito.

2. No se debe confundir el significado de que un transformador con una regulación de un determinado porcentaje mantendrá la tensión de salida a un valor dentro del mismo porcentaje de la tensión nominal. Eso simplemente no es así.

Bibliografía

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Warsame, A., Samir, A., & Matthew, S. (2019). Fundamentals of Electric Machines:

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Anexos

Anexo 1. Programa “RegTraInductivo”

clear;

fprintf('DETERMINA LOS PARAMETROS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE Y LA GRAFICA

DE\n')

fprintf('REGULACION DE TENSION VERSUS FACTOR DE POTENCIA DEL TRANSFORMADOR\n')

fprintf('INGRESE DATOS DE PLACA DEL TRANSFORMADOR\n') KVA=25;

%KVA=input('Potencia en kVA ');

V1=10000;

%V1=input('Tension primaria en V: ');

V2=400;

%V2=input('Tension secundaria en V: ');

n=1.732*V1/V2;

fprintf('INGRESE DATOS DE PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO\n') Vca=231;

%Vca=input('Tension en Voltios: ');

Ica=1.16;

%Ica=input('Corriente en Amperios: ');

Pca=74.33

%Pca=input('Potencia en Watts: ');

ladoctoabi='bajo';% Datos de prueba de circuito abierto fprintf('INGRESE DATOS DE PRUEBA DE CORTOCIRCUITO\n') Vcc=864;

%Vcc=input('Tension en Voltios: ');

Icc=2.5;

%Icc=input('Corriente en Amperios: ');

Pcc=451;

%Pcc=input('Potencia en Watts: ');

ladoctocto='alto'; % Datos de prueba de cortocircuito

if ladoctocto == 'bajo'% Refiriendo todos los datos al lado alta tension Vcc=n*Vcc; Icc=Icc/n;

else; end

if ladoctoabi == 'bajo' Vca=n*Vca; Ica=Ica/n;

else; end Req=Pcc/Icc^2;

R1=Req/2; R2=R1/n^2;

Zcc=Vcc/Icc; X1=sqrt(Zcc^2-Req^2)/2; X2=X1/n^2;

Rc=Vca^2/Pca; Xm=Vca/sqrt(Ica^2-(Vca/Rc)^2);

disp(' '); disp(' PARÁMETROS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR') fprintf('R1 = %f ohm\n',R1)

fprintf('R2 = %f ohm\n',R2) fprintf('X1 = %f ohm\n',X1) fprintf('X2 = %f ohm\n',X2) fprintf('Xm = %f ohm\n',Xm) fprintf('Rc = %f ohm\n',Rc) n=V1/V2; R2p=n^2*R2; X2p=n^2*X2;

npts=100; thet2=linspace(0,pi/2,npts);

Reg=zeros(1,npts); PF=Reg;

for i=1:npts

I2=KVA*1000/V2*exp(-j*thet2(i));

E1=(R2p+j*X2p)*I2/n+n*V2;

Im=E1/(j*Xm);

Ic=E1/Rc;

Io=Ic+Im;

I1=I2/n+Io;

V1=(R1+j*X1)*I1+E1;

Zm=j*Rc*Xm/(Rc+j*Xm);

Znl=R1+j*X1+Zm;

Vnl=abs(V1*Zm/Znl);

Reg(i)=(Vnl/n-V2)/V2*100;

end

x=cos(thet2);

plot(x,Reg,'r'); grid;

title('REGULACION DE TENSION VERSUS FACTOR DE POTENCIA');

xlabel('FACTOR DE POTENCIA INDUCTIVO');

ylabel('REGULACION DE TENSION, %');

Anexo 2. Programa “RegTraCapacitivo”