Cálculo de pérdidas y eficiencia del transformador

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Definición de eficiencia del transformador

La eficiencia del transformador se define como la relación entre la potencia de salida Pproducción y entrada de potencia Psu entradaambos expresados ​​en vatios.

Asi que,

[begin{matrix}   eta =frac{{{P}_{out}}}{{{P}_{in}}} & {} & left( 1 right)  end{matrix}]

O como la entrada es la salida más las pérdidas,

[begin{matrix}   begin{align}  & eta =frac{{{P}_{in}}-{{P}_{loss}}}{{{P}_{in}}}=1-frac{{{P}_{loss}}}{{{P}_{in}}}  & eta =1-frac{{{P}_{loss}}}{{{P}_{out}}+{{P}_{loss}}} end{align} & {} & left( 2 right)  end{matrix}]

Las pérdidas del transformador consisten en pérdidas de cobre y pérdidas en el núcleo.

$sum{(pérdidas)=Núcleotext{ }Pérdida+Cobretext{ }Pérdida}$

[sum{(losses)={{P}_{core}}+(I_{1}^{2}{{R}_{1}}+I_{2}^{2}{{R}_{2}})}]

La pérdida de cobre representa la energía disipada en la resistencia del devanado, y la pérdida de cobre consiste en pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault en el núcleo ferromagnético del transformador.

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Pérdidas en el núcleo del transformador

Las pérdidas en el núcleo son una función del voltaje aplicado al transformador ya que el voltaje determina la amplitud del flujo en el núcleo. Normalmente, el voltaje aplicado al transformador primario no cambia mucho, por lo que las pérdidas en el núcleo se consideran constantes.

Pérdidas de cobre del transformador

Las pérdidas en el cobre son función de la corriente en los devanados. Si el voltaje es bastante constante, la corriente es esencialmente proporcional a la carga, por lo que las pérdidas en el cobre varían con el cuadrado de la carga en el transformador.

[Coppertext{ }Losstext{ }alpha text{ }I_{s}^{2}]

De acuerdo a lo conocido, la eficiencia se puede calcular de diferentes formas, como se muestra en las ecuaciones (1) y (2).

Cualquiera que sea la forma que se use, solo se debe usar la potencia real para calcular la eficiencia.

Máxima eficiencia del transformador

A plena carga, las pérdidas son esencialmente constantes independientemente del factor de potencia, pero la potencia de salida varía con el factor de potencia. Si el factor de potencia cae, la potencia de salida también disminuirá para un KVA dado y, por lo tanto, la eficiencia del transformador también disminuirá.

La eficiencia máxima del transformador ocurre en un factor de potencia dado cuando las pérdidas en el cobre son iguales a las pérdidas en el núcleo.

Por supuesto, la eficiencia máxima absoluta ocurre cuando el factor de potencia de la carga es la unidad.

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