Similar a una máquina eléctrica, la eficiencia del transformador también se define como la misma relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada (eficiencia = salida / entrada). Los dispositivos eléctricos como los transformadores son dispositivos altamente eficientes. Sabemos que hay diferentes tipos de transformadores disponible en el mercado según la aplicación donde la eficiencia a plena carga de estos transformadores varía de 95% a 98,5%. Cuando un transformador es muy eficiente, tanto la entrada como la salida tienen casi el mismo valor. Por lo tanto, no es práctico calcular la eficiencia del transformador utilizando salida / entrada. Entonces, este artículo analiza una descripción general de la eficiencia del transformador.
¿Cuál es la eficiencia del transformador?
La eficiencia del transformador se puede definir como la intensidad o la cantidad de pérdida de potencia dentro de un transformador. Por lo tanto, la proporción de la secundaria bobinado salida de potencia a la entrada de potencia del devanado primario. La eficiencia se puede escribir de la siguiente manera.
Eficiencia del transformador
Eficiencia (η) = (Potencia de salida / Potencia de entrada) X 100
Generalmente, la eficiencia se puede denotar con 'η'. La ecuación anterior es adecuada para un transformador ideal donde no habrá pérdidas del transformador así como la energía completa dentro de la entrada se traslada a la salida.
Por lo tanto, si se consideran las pérdidas del transformador y si el transformador La eficiencia se analiza dentro de estados prácticos, principalmente se considera la siguiente ecuación.
Eficiencia = ((Power O / P) / (Power O / P + Pérdidas de cobre + Pérdidas de núcleo)) × 100%
O de lo contrario se puede escribir como Eficiencia = (Potencia i / p - Pérdidas) / Potencia i / p × 100
= 1− (Pérdidas / i / p Potencia) × 100
Entonces, toda la entrada, o / p y las pérdidas se expresan principalmente en términos de potencia (Watts).
Poder de un transformador
Siempre que se considere un transformador ideal sin pérdidas, entonces la potencia del transformador será estable porque el voltaje V se multiplica por la corriente I es estable.
Entonces, el poder dentro del primario es equivalente al poder dentro del secundario. Si el voltaje del transformador aumenta, la corriente disminuirá. Del mismo modo, si se reduce el voltaje, la corriente aumentará para que la potencia de salida se pueda mantener constante. Por tanto, la potencia primaria es igual a la potencia secundaria.
PAGPrimario= PSecundario
VPAGIPAGcosϕPAG= VSIScosϕS
Donde ∅PAG& ∅sson ángulos de fase primarios y secundarios
Determinación de la eficiencia del transformador
Generalmente, la eficiencia de un transformador normal es extremadamente alta, que varía entre el 96% y el 99%. Por lo tanto, la eficiencia del transformador no se puede decidir mediante una alta precisión midiendo la entrada y la salida directamente. La principal diferencia entre las lecturas de entrada y salida y la entrada de instrumentos es muy pequeña, ya que un error de instrumento provocará un error del 15% de órdenes dentro de las pérdidas del transformador.
Además, no es conveniente y costoso incluir los dispositivos de carga esenciales de las clasificaciones exactas de voltaje y factor de potencia (PF) para cargar el transformador. También hay una gran cantidad de desperdicio de energía y no se puede obtener información de una prueba con respecto al número de pérdidas de transformadores como hierro y cobre.
Las pérdidas del transformador se pueden determinar a través del método preciso que sería calcular las pérdidas de las pruebas de cortocircuito y circuito abierto, de modo que se pueda determinar la eficiencia
A partir de una prueba de circuito abierto, se puede determinar la pérdida de hierro como P1 = P0 o Wo
A partir de la prueba de cortocircuito, se puede determinar la pérdida de cobre en cargas completas como Pc = Ps o Wc
Pérdida de cobre en una carga x veces la carga completa = I22R02=> x2Pc
Eficiencia del transformador (η) = V2I2CosΦ / V2I2CosΦ + Pi + x2Pc
En la ecuación anterior, el resultado de las lecturas del instrumento se puede restringir a pérdidas simplemente para que la eficiencia general se pueda lograr a partir de ella es muy precisa en comparación con la eficiencia lograda mediante la carga directa.
Condición de máxima eficiencia de un transformador
Sabemos que la pérdida de cobre = I12R1
Pérdida de hierro = Wi
Eficiencia = 1- Pérdidas / Entrada
= 1- (I12R1 + Wi / V1 I1 CosΦ1)
= 1 - (I1 R1 / V1 I1 CosΦ1) - (Wi / V1 I1 CosΦ1)
Diferenciar la ecuación anterior con respecto a I1
dη / dI1 = 0 - (R1 / V1CosΦ1) + (Wi / V1 I12 CosΦ1)
La eficiencia será alta en dη / dI1 = 0
Por lo tanto, la eficiencia del transformador será alta en
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1 I12 CosΦ1
I12R1 / V1 I12 CosΦ1 = Wi / V1 I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Por lo tanto, la eficiencia del transformador será alta una vez que las pérdidas de cobre y hierro sean equivalentes.
Eficiencia durante todo el día
Como discutimos anteriormente, la eficiencia ordinaria del transformador se puede dar como
Eficiencia ordinaria del transformador = Salida (Watts) / Entrada (Watts)
Sin embargo, en algunos tipos de transformadores, su desempeño no puede depender de su eficiencia. Por ejemplo, en los transformadores de distribución, sus primarios siempre están energizados. Sin embargo, sus devanados secundarios proporcionarán una ligera carga la mayor parte del tiempo en un día.
Una vez que el secundario del transformador no suministra ninguna carga, después de eso, solo las pérdidas del núcleo del transformador son significativas y las pérdidas de cobre no están presentes.
Las pérdidas de cobre son significativas solo una vez que se cargan los transformadores. Por lo tanto, para estos transformadores, las pérdidas como el cobre son en su mayoría menos importantes. Por lo tanto, el rendimiento del transformador se puede comparar en función de la energía utilizada en un solo día.
La eficiencia del transformador durante todo el día es siempre menor en comparación con la eficiencia normal del mismo.
Factores que afectan la eficiencia de un transformador Incluya lo siguiente
- El efecto de calentamiento actual en una bobina.
- Inducido corrientes de Foucault Efecto de calentamiento
- Magnetización del núcleo de hierro.
- Fuga de flujo
¿Cómo mejorar la eficiencia del transformador?
Existen diferentes métodos para mejorar la eficiencia de los transformadores, como el área de bucle, el aislamiento, la resistencia de las bobinas y el acoplamiento de flujo.
Área de bucle
Aislamiento
El aislamiento entre las láminas del núcleo debe ser ideal para evitar corrientes parásitas.
Resistencia de la bobina primaria y secundaria
El material de las bobinas primarias y secundarias debe ser estable para que su resistencia eléctrica sea extremadamente pequeña.
Acoplamiento de flujo
Ambas bobinas del transformador deben estar enrolladas de tal manera que el acoplamiento de flujo entre las bobinas sea máximo, ya que la transferencia de energía de una bobina a otra tendrá lugar durante los enlaces de flujo.
Por lo tanto, se trata de una descripción general de la eficiencia de el transformador . Los transformadores son dispositivos eléctricos de alta eficiencia. Entonces, la mayor parte de la eficiencia del transformador oscilará entre el 95% y el 98,5%. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son los diferentes tipos de transformadores disponibles en el mercado?
