transferencia de la energÍa elÉctrica
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TRANSFERENCIA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
FUENTE CONSUMOTRANSFERENCIA
Conducción: elemento físico conductor
Inducción: no hay elemento conductor, transferencia por campo
electromagnético
Capacidad: desplazamiento de cargas entre placas de una estructura
Desplazamiento partículas en gases: movimiento de partículas elementales
en recipientes de baja presión..
TRANSFERENCIA
CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
PARTE 1(a) PARTE 2 (b)
Entre dos partes activas ( 1 y 2) varían las FEM y las corrientes
aaa
aaa
tsenIi
tsenEe
.
.. bbb
bbb
tsenIi
tsenEe
.
..
PARTE 1
(a)
PARTE 2
(b)
1 - CONVERSIÓN ELÉCTRICA - ELÉCTRICA
Se presentan tres casos en la conversión eléctrica - eléctrica
CASO 1:
Varían sólo los módulos de E y de I siendo invariables las otras magnitudes
a
a
I
E
b
b
I
E ; ba no varían
Esta estructura es un TRANSFORMADOR basada en los principios del electromagnetismo
CASO 2
Varían todas las magnitudes y puede realizarse una conversión parcial a energía mecánica
ba
ba
ba + energía mecánica
Esta estructura es una MÁQUINA ASINCRÓNICA basada en los principios del electromagnetismo
CASO 3
Caso límite del CASO 2 cuando
0a 0b;
a
a
I
E
b
b
I
E
a
a
I
E
b
b
I
E
Luego la PARTE 1 es corriente alterna y la
PARTE 2 corriente continua
Estas estructuras son
-CONVERTIDOR ROTATIVO ( vías electromagnética)
-RECTIFICADOR (Vía termoiónica o de estado sólido)
2.- CONVERSIÓN ELÉCTRICA MECÁNICA
Por medio de Máquinas rotativas
2.1- Conversión Eléctrica Mecánica: Motor
2.2.- Conversión Mecánica Eléctrica: Generador
Las MÁQUINAS ROTATIVAS son estructuras fundadas en los principios del electromagnetismo y la
transferencia energética puede ser en:
- Forma conductiva
o ambas a la vez
- Forma inductiva
SOLENOIDE SOBRE UN CILINDRO DE HIERRO
Distribución verdadera del flujo
NÚCLEO
SOLENIDE
Líneas de flujo
Sentido saliente
Sentido entrante
SOLENOIDE
Sentido saliente
Sentido entrante
Líneas de flujo
NÚCLEO
Distribución convencional del flujo
Valor máximo
Valor eficaz
f.e.m inducida
REACTOR
(Estructura excitada desde una sola fuente)
1111
111
11
111
11
0
...44,4...2
2
...2
2....2.cos....2
0
EVEV
NfNfE
NfE
tsenNftNfdt
dNe
eV
máxmáx
máxmáx
máx
Reactor sin pérdidas luego: 0;cos.. 11 IVIV
no demanda energía de la red
TRANSFORMADOR
(Estructura doblemente excitada)
Cobre
Conductores
Aluminio
Circuitos eléctricos Barniz, esmalte
Papel, algodón, seda
Partes activas Dieléctricos Plásticos
Inorgánicos
Etc.
Circuito magnético Hierro al silicio (3-4%)
Bastidor o soporte
Partes pasivas Cuba de aceite
Auxiliares
COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR
TIPO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS
A columnasAcorazado
15 kVA 75 kVA 120 kVA
3000 kVA
6000 kVA
TRANSFORMADOR IDEAL
1.- Permeabilidad magnética constante
2.- No hay pérdidas en el hierro (por histéresis y foucault)
3.- No hay flujo disperso
4.- Los solenoides sin resistencia
COLUMNA DE UN TRANSFORMADOR
Vista Ccrte de un ángulo
Bobinado primario
Bobinado secundario
Núcleo magnético
Transformador ideal que tiene el secundario en circuito abierto (en vacío)
máxNfE ...44,4
La fem generada en cualquier arrollamiento
concatenado por el flujo es:.máx
DIAGRAMA FASORIAL TRANSFORMADOR IDEAL EN VACÍO
Transformador sin pérdidas luego: 0;cos.. 11 IVIV
no demanda energía de la red
Pérdidas por histéresis
Pérdidas por corrientes parásitas (Foucault)
GBfkP máxf ... 22
2221
21 .. RIRIPCu
Pérdidas magnéticas
(en el núcleo ferromagnético)
Pérdidas eléctricas
(en el cobre)
PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN EL TRANSFORMADOR
GBfP nmáxh ...
6,1n
DIAGRAMA FASORIAL TRANSFORMADOR REAL EN VACIO
02
0I Corriente de magnetización o de
excitación
Adelanto de respecto de
Avance histerético)
=0I
FORMA DE ONDA DE LA CORRIENTE EN VACÍO
Transformador cargado
DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR EN CARGA
V1n tensión primaria en carga
V2n tensión secundaria en carga
f frecuencia Características nominales I1n corriente primaria en carga nominal
I2n corriente secundaria en carga nominal
Cos φ factor de potencia secundario en carga S Potencia aparente secundaria, potencia normal en carga Regulación : V2 = f(I2 ; φ2)
Características de funcionamiento Rendimiento: 22
1
2 ; IfP
P
CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES
RENDIMIENTO
PARALELO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS
Igualdad de relación de transformación
Condiciones para el paralelo
Polaridades coincidentes
q aE
E
1
2k
k
k aE
E
1
2kq aa
Repartición de la carga: la carga se reparte uniformemente entre los dos transformadores
Transformadores gemelos
PARALELO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS
Transformadores disimiles
Igualdad de relación de transformación
Condiciones de paralelo
Polaridades coincidentes
Repartición de la carga: para que ambos alcancen el 100% de
sus respectivas capacidades, debe cumplirse
q
k
k
q
Z
Z
P
P
TRANSFORMADOR
AUTOTRANSFORMADOR
PRINCIPIO DEL AUTOTRANSFORMADOR
1.- Devanado serie
2.- Devanado común
tensión superior de la potencia
nominal
tensión inferior de la potencia
nominal
2VVx 21 VVVH
La tensión del lado de baja tensión es la tensión del devanado común
La tensión del lado de alta tensión es la suma vectorial de las tensiones
xV 2V
HV
Las relaciones entre tensiones inducidas es:
Las corriente por los devanados es:
Como están casi en concordancia de fase su módulo es:
22
11 .EN
NE
21
1
NN
N
I
I
L
H
LHx III
AUTOTRANSFORMADOR
xV
HV
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Banco de tres
transformadores
monofásicos
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
TRANSFORMQDOR
ÚNICO
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Grupos de conexiones elementales
ESTRELLA
ESTRELLA
TRIÁNGULO
TRIÁNGULO
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
ESTRELLA
TRIÁNGULO
TRIÁNGULO
ESTRELLA
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
TRANSFORMADOR SCOTT
M Transformador “principal”
Lado trifásico con punto medio O
Lado bifásico: devanado único bb´
T Transformador “excitador”Un solo devanado a cada
lado con una toma a la 0,866 espiras desde A en el
lado trifásico.
Lado bifásico devanado aa`
`
Transformación de una tensión trifásica en otra bifásica
A,B,C Fases del sistema trifásico
N neutro del sistema trifásico
aa´ y bb´ fases del sistema bifásico
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