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miércoles, 24 de junio de 2015
¿Puede un Transformador fabricado para 50 Hz funcionar a 60 Hz?
Si tenemos un transformador de potencia S, construido para funcionar
normalmente a unas tensiones determinadas, caracterizadas por E, y
frecuencia f de 50 Hz, y lo hacemos funcionar a una frecuencia de 60 Hz,
conservando las mismas tensiones E, la inducción disminuirá en razón
inversa de la frecuencia.
Las pérdidas en el hierro aumentadas por la frecuencia pero disminuidas por
la inducción, como el cuadrado de la frecuencia, se reducirán, de forma
inversamente proporcional a la frecuencia. El calentamiento será menor.
Si conservamos invariable la corriente I, al igual que la tensión, la potencia
permanecerá invariable y las pérdidas debidas a la carga tampoco habrán
sufrido modificación sensible, prescindiendo del aumento que la frecuencia
determina en las pérdidas adicionales en el cobre, que no son más que una
fracción pequeña de las totales.
Al disminuir la inducción, la corriente magnetizante decrece en mayor
proporción.
La tensión de cortocircuito en % aumentará con la frecuencia.
Trabajando a frecuencia de 60 Hz y conservando la misma tensión e
intensidad, tendremos un transformador con menos pérdidas (menos
calentamiento, rendimiento más alto), corriente magnetizante más reducida,
es decir, coseno ϕ más elevado y regulación algo más deficiente.
No existirá en general inconveniente serio en hacer funcionar los
transformadores fabricados para 50 Hz a 60 Hz.
Estas mismas condiciones, todas favorables, que se presentan al elevar la
frecuencia, indican la posibilidad de aprovecharlas de algún modo
aumentando la potencia del transformador, lo que cabe realizar o elevando
la tensión del transformador, o la corriente de carga admisible, o una y otra
parcialmente.
Subir la tensión de servicio podrá hacerse, por lo común, en
transformadores de voltaje reducido, donde los espesores del aislamiento
vienen fijados más por razones mecánicas que eléctricas. En cualquier caso,
deberá consultarse al fabricante sobre la posibilidad de llevarlo a cabo. Otro
inconveniente surge de la dependencia rígida que existe entre la tensión
primaria y la secundaria, de forma que ha de ser casual el que los valores de
una y otra, al aumentarlos, se adapten a las redes de alta y baja donde se
intente instalar el transformador. Cabe todavía en algunos casos introducir
sencillas modificaciones en las conexiones interiores para ajustarse a las
Andrés Granero
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Publicado por Andres Granero en 10:24
necesidades de voltaje. No puede darse de ningún modo una regla general y
cada propuesta habría de ser objeto de particular estudio.
El voltaje podrá aumentarse como máximo en la misma proporción que la
frecuencia. De esta forma, se restablecen las pérdidas primitivas en el
hierro, el calentamiento y la corriente magnetizante. La potencia crece
como el voltaje, y en % el rendimiento será mayor.
Si llegaran a rehacerse de este modo las pérdidas totales, el calentamiento
del aceite seria el mismo; pero como en el cobre con respecto al del aceite
habría aumentado en las mismas proporciones que la energía perdida en el
devanado, los aislamientos de estos quedarían sometidos a una temperatura
perjudicial. El aumento de la capacidad permisible por este procedimiento
es mucho menor que en el caso anterior y depende de la relación entre las
pérdidas normales en el cobre y en el hierro y de la distribución del
aumento de temperatura total entre sus dos componentes: en el cobre
respecto al aceite y el del aceite respecto al cobre.
EJEMPLO:
Un transformador de 50 Hz, funcionando a 60 Hz, bajo la misma tensión y
carga, tendrá aproximadamente:
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->Igual potencia original (100%).
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->Menores pérdidas en el hierro originales (≈
85%).
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->Iguales pérdidas en el cobre (100%).
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->Mejor rendimiento.
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->Mayor tensión de corto circuito (7,17 %).
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->Disminución de la corriente de vacío
Si, por el contrario, se pretendiera utilizar el transformador en una red con
frecuencia inferior (por ejemplo, Transformador de 60 Hz funcionando a 50
Hz) a la que ha sido calculado, manteniendo constante la tensión aplicada,
el aumento de inducción provocaría un aumento de las perdidas en el hierro,
cuya compensación sería fácil hasta cierto punto, disminuyendo la
intensidad de la carga y las pérdidas en el cobre; pero alcanzándose la
saturación rápidamente, el valor excesivo de la corriente magnetizante sería
imposible de remediar y el cos ϕ resultaría inadmisible. Solo
podría aceptarse la disminución de frecuencia acompañada de una
reducción proporcional de la tensión, y con ella, de la potencia del
transformador.
EJEMPLO:
Un transformador de 60 Hz, funcionando a 50 Hz, bajo la misma tensión y
carga, tendrá aproximadamente:
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->115% de las pérdidas originales en el hierro
<!--[if !supportLists]-->- Aproximadamente el 300% de la corriente magnetizante
relativa original
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->99% de las pérdidas en el cobre, primitivas.
<!--[if !supportLists]-->- <!--[endif]-->105% del aumento normal de temperatura.
- 83% de la tensión previa de corto circuito, relativa.
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