¿Qué transformador es más respetuoso con el medio ambiente cuando funciona a 50 Hz o a 60 Hz?

Un transformador de 50/60 Hz - ¿Cuál es más ecológico y por qué?

Un transformador está diseñado para funcionar a cada una de las frecuencias de 50 Hz y 60 Hz. Para la clasificación Similar, que es extra ecológica cuando:

1. Funciona a 50 Hz
2. Funciona a 60 Hz

Obviamente Si los parámetros de clasificación y del transformador son idénticos en cada caso, un transformador de 50 Hz es más ecológico que uno de 60 Hz.

¿Cómo? Hagamos algunos cálculos.

En entradas anteriores, confirmamos que en un circuito inductivo, cuando la frecuencia aumenta, la emisión de energía del circuito disminuye. En consecuencia, la potencia del transformador disminuye.

Tomemos en cuenta el siguiente ejemplo.

Puntuación y parámetros del transformador

• puntuación en kVA = 100kVA
• R = Resistencia = 700Ω
• L = Inductancia = 1,2 H
• F = Frecuencia 50/60 Hz

Remitente asociado: ¿Podemos hacer funcionar un transformador de 60 Hz con una alimentación de 50 Hz y viceversa?

Cuando el transformador funciona con una frecuencia de 50 Hz

Tenemos interés en el tema de la energía. Así que descubramos por "Cos θ = R/Z" el lugar Z = Impedancia que depende de la Reactividad Inductiva "X_L".

Reactancia inductiva X_L = 2πfL

X_L = 2 x 3,1415 x 50 Hz x 1,2 H

X_L = 377 Ω

Impedancia = Z = √ (R² + X_L²)

Z = √ (700² + 377²)

Z = 795 Ω

Emisión de energía = Cos θ = R / Z = 700/795

Porque θ = 0,88

Salida del transformador (energía real)

kW = kVA x Cos θ

kW = 100kVA x 0,88

kW = 88000 W = 88kW

Cuando el transformador funciona con una frecuencia de 60 Hz

El mismo transformador está ahora relacionado con la frecuencia de 60 Hz. Hagamos el mismo cálculo que antes para el transformador de 50 Hz.

Reactancia inductiva X_L = 2πfL

X_L = 2 x 3,1415 x 60 Hz x 1,2 H

X_L = 452.4 Ω

Impedancia = Z = √ (R² + X_L²)

Z = √ (700² + 452.4²)

Z = 833.5 Ω

Emisión de energía = Cos θ = R / Z = 700/833,5

Porque θ = 0,839

Salida del transformador (energía real)

kW = kVA x Cos θ

kW = 100 kVA x 0,839

kW = 83900 W = 83,9 kW

¿Cuál es la diferencia?

El problema de la capacidad es mayor entre el transformador que funciona a 50 Hz que el transformador a 60 Hz. Observa ahora la distinción en la salida del transformador (en vatios, es decir, corriente o potencia viva)

• Salida del transformador de 100 kVA cuando funciona a una frecuencia de alimentación de 50 Hz = 88kW
• Salida del transformador de 100 kVA cuando funciona a una frecuencia de alimentación de 60 Hz = 83.9kW

88kW - 83,9kW = 4100 W = 4.1kW

Sin embargo, puede parecer una cantidad pequeña de vatios. Si hacemos lo mismo (como en el caso anterior) para los transformadores de las instalaciones sobredimensionadas, es decir, para los transformadores de 500 kVA o MVA, el resultado también puede ser enorme, como se demuestra a continuación.

Supongamos que todo es idéntico a lo anterior, con una frecuencia de salida

Transformador de potencia en vatios Cuando funciona a 50 Hz.

kW = kVA x Potencia de salida (Porque θ)

kW = 500 kVA x 0,88 = 44000 W = 440 kW

Transformador de potencia en vatios Cuando funciona a 60 Hz.

kW = kVA x Porque θ

kW = 500 kVA x 0,839 = 419500 = 419.5 kW

Distinción en energía real, es decir, en vatios

440 kW - 419,5 kW = 20500 = 20kW

El cálculo anterior muestra {que un} transformador de 50 Hz es más respetuoso con el medio ambiente y tiene una potencia de salida excesiva en comparación con el transformador de 60 Hz cuando la clasificación y los parámetros del transformador son idénticos y no hay problemas de aislamiento. Además, si el T/F no está diseñado para funcionar tanto a 60 como a 50 Hz, el presente extra se trasladará en el caso de un transformador de 50 Hz con conductores en mayor pérdida de potencia atribuible a "I²R pérdidas". Esto se debe a las siguientes causas:

• Cuando la frecuencia (f) disminuye, la reactancia inductiva (X_L) disminuye (X_L ∝ f).
• Cuando las reacciones inductivas (X_L) disminuye, la Impedancia (Z) disminuye (Z ∝ X_L).
• Cuando la Reacción Inductiva o Impedancia disminuye, el Presente aumentará (X_L ∝ 1 / I el lugar I ∝ I / Z).

Si un transformador no debe diseñarse para todas las frecuencias de 50 y 60 Hz, ya que la frecuencia disponible en EE.UU. es de 60 Hz, mientras que en la UE y muchos otros es de 50 Hz, entonces:

• Cuando un transformador de 60 Hz funciona con una potencia de suministro de 50 Hz, debe reducirse, es decir, la tensión de disponibilidad debe disminuirse en 1/6 para reducir el flujo de cabeza dentro del núcleo y cortar el calor con la misma eficacia.
• Cuando un transformador de 50 Hz funciona con una alimentación de 60 Hz, la tensión utilizada debe ser un 20% superior si no hay inconvenientes de aislamiento.

Una vez más, el transformador de 50 Hz tiene una mayor eficiencia de salida que el transformador de 60 Hz de idéntica potencia.

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