Caída de voltaje del transformador: qué, por qué, cómo encontrar y datos detallados

Este artículo destaca la caída de voltaje del transformador y las preguntas frecuentes relacionadas. La caída de voltaje del transformador es un factor importante que afecta la eficiencia y el rendimiento de un transformador.

Muchas razones pueden provocar la caída de voltaje del transformador. Los dos factores más significativos son la carga y la resistencia interna del suministro. La medida de caída de tensión difiere moderadamente en transformadores monofásicos a transformadores trifásicos. Ambas caídas de voltaje del transformador son funciones de corriente, reactancia y resistencia.

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¿Qué es la caída de voltaje del transformador?

Carga resistencia y serie acumulada la resistencia en el devanado primario y el devanado secundario del transformador provocan una caída de tensión del transformador. Estos son causados ​​por una mala inductancia mutua.

La caída de tensión del transformador también se conoce como “regulación de tensión”, ya que la tensión cae debido a un aumento de la resistencia de la carga. La regulación de voltaje muestra la cantidad de caída de voltaje que ocurre en el devanado secundario/carga del transformador. La caída de voltaje del transformador también está influenciada por la I2pérdidas R.

Circuito equivalente de un transformador real
Circuito equivalente de un transformador real; Credito de imagen: Wikipedia

¿Causas de la caída de voltaje en el transformador?

La resistencia interna de la fuente es la razón principal de caída de voltaje en un circuito. Cuanto más extraigamos corriente del suministro, más caerá el voltaje a través de la resistencia interna y menos el voltaje general de la fuente.

Si hay una pequeña carga conectada a través del devanado secundario del transformador, la impedancia de la carga induce el flujo de corriente a través del devanado interno. Debido a la impedancia de las bobinas internas del transformador, el voltaje cae. Además, la reactancia de fuga explica el cambio en el voltaje del terminal de salida.

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¿Caída de voltaje en la fórmula del transformador?

transformador caída de voltaje es un factor significativo que afecta la eficiencia de un sistema eléctrico. Una caída de voltaje excesiva en el transformador puede provocar un voltaje bajo en la parte del sistema donde está presente la carga.

La fórmula para calcular la caída de tensión del transformador.

Transformador monofásico: Caída de tensión

CódigoCogsEqn 8

Transformador trifásico: Caída de tensión

CódigoCogsEqn 9

dónde: 

Vd = caída de tensión

R = Resistencia 

X = Reactancia

Θ = ángulo del factor de potencia

¿Cómo calcular la caída de voltaje en el transformador?

Podemos calcular la caída de voltaje en un transformador en forma aproximada o exacta. Necesitamos saber la resistencia y la reactancia para saber cualquier tipo de caída de voltaje del transformador.

La caída de tensión aproximada del transformador referida al lado primario

CódigoCogsEqn 10

y al lado secundario

CódigoCogsEqn 11

La caída de voltaje exacta del transformador

CódigoCogsEqn 12

¿Caída de tensión aproximada en un transformador?

Sin carga, el voltaje inducido en el lado primario es el mismo que el voltaje aplicado, y el voltaje inducido en el lado secundario es el mismo que el voltaje terminal secundario. Supongamos, sin carga, 0V2 es el voltaje terminal secundario. Entonces, podemos decir E2 = 0V2. digamos V.2 es el voltaje secundario en carga. La figura 1 muestra el diagrama fasorial de un transformador denominado secundario.

En la Figura 1, R02 y X02 son respectivamente la red resistencia equivalente y la reactancia del transformador, referida al lado secundario. Manteniendo el centro en O, dibujamos un arco que corta la OA extendida en H. Desde C, dibujamos una perpendicular en OH que la corta en G. Ahora AC representa la caída exacta y AG representa la caída aproximada.

La caída de voltaje aproximada del transformador

= AG = AF+ FG = AF+ BE

CódigoCogsEqn 13

Este es el aproximado caída de voltaje para una potencia en atraso factor.

Para un factor de potencia en adelanto, la caída de voltaje aproximada es I2R02cosθ – yo2 X02pecado

(El signo '+' representa el factor de potencia retrasado y el signo '-' representa el factor de potencia adelantado)

De manera similar, podemos encontrar la caída de voltaje referida al primario como I1R01cosθ – yo1 X01pecado

Caída de tensión del transformador exacta y aproximada - diagrama fasorial
Diagrama Fasorial del Transformador Referido al lado Secundario

¿Caída de voltaje exacta en el transformador?

De acuerdo con la Figura 1, la caída de voltaje exacta es AH. Podemos encontrar AH agregando GH a AG que ya se ha obtenido.

Por el triángulo rectángulo OCG. Tenemos

OC2 = GO2 + CG2

es decir, OC2 – OG2 = CG2

es decir (OC – OG)(OC + OG) = GC2

es decir (OH –OG)(OC + OG) = GC2

es decir, GH.2.OC= GC2 [Considerando. CO = OG]  

CódigoCogsEqn 15 1

Para el factor de potencia atrasado, la caída de voltaje exacta es = AG+ GH

CódigoCogsEqn 16

Para el factor de potencia líder, la caída de voltaje exacta es 

CódigoCogsEqn 16 1

Generalmente, la caída de voltaje exacta es

CódigoCogsEqn 18

Preguntas Frecuentes

¿Caída de voltaje del transformador bajo carga?

En general, calculamos el voltaje primario de un elevador transformador en el devanado primario. La carga se une al secundario. Unimos un cable largo que conecta el primario y la fuente de voltaje AC.

Para esto, la resistencia del cable reduce el voltaje primario. La fuente de voltaje de CA a veces no puede manejar la carga aplicada a la terminal secundaria del transformador. La sobrecarga del transformador hará que fluya una corriente primaria muy alta. Por todas estas razones, la tensión del transformador cae bajo la carga.

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¿Caída de voltaje del transformador durante el arranque del motor?

Cuando un motor de inducción arranca a pleno voltaje, puede consumir de cinco a diez veces o más la corriente de carga total del motor y tener un efecto negativo. Este fenómeno también se conoce como arranque de línea.

Esta corriente de arranque de línea del motor dura hasta que el motor casi se acerca a la velocidad sincrónica o nominal. En estas condiciones de arranque, los motores tienen factores de potencia muy bajos (alrededor del 10-30 %). El efecto combinado de alta corriente de arranque y bajo factor de potencia da como resultado la caída de voltaje a través de los motores.

Motor de inducción - Wikipedia
circuito equivalente de motor de inducción; Credito de imagen: Wikipedia

¿Corriente de caída de voltaje del transformador?

La caída de voltaje del transformador es la medida de la pérdida de voltaje a través de todo o parte del transformador debido a la resistencia/impedancia. El voltaje en un transformador cae cuando la corriente aumenta debido a la impedancia de la fuente. 

La corriente es la fuerza impulsora de la caída de tensión en un transformador. Cuando la corriente pasa a través de los devanados del transformador, el voltaje cae. Cuando la corriente fluye a través del devanado primario, crea un flujo magnético. Este flujo, al pasar por el devanado secundario, permite que la corriente fluya a través de la carga.

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