Regulación de tensiones de transformadores a unidad, retardo y factor de potencia primario

Control de voltaje del transformador

La regulación del voltaje del transformador se puede describir como el cambio del voltaje secundario a medida que la corriente cambia de carga completa a sin carga mientras se mantiene constante el voltaje primario.

Por lo general, un transformador se usa para alimentar cargas que operan a un voltaje constante. La cantidad de corriente secundaria (carga) consumida depende completamente de la carga conectada a los terminales secundarios del transformador. Como esta corriente varía con el cambio de carga, aplicando la misma tensión de red, la tensión de carga varía en consecuencia. Esta variación en el voltaje de carga se debe principalmente a la caída de voltaje en la impedancia interna del transformador. La regulación de voltaje es la medida de la variación de voltaje a medida que cambia la carga.

Del circuito equivalente del transformador en la Figura 1, parece que la corriente secundaria I_s produce una caída de tensión de I_sR_s y X es_s a través de los componentes resistivos y reactivos respectivamente. Además, la corriente primaria Ip hace que la tensión del circuito primario I caiga_pagsR_pags y yo mismo_pagsX_pags. Por lo tanto, el voltaje primario efectivo E_pags menor que el voltaje de entrada V_yoy el voltaje de salida V_de menor que el valor E calculado_s.

Fig.1: Circuito equivalente completo del transformador

Parece que la caída de voltaje entre los componentes resistivos y reactivos del circuito equivalente es V porque el voltaje de salida del transformador es más alto sin carga y bajo condiciones de carga._de caer por debajo de su nivel vacío. (Tenga en cuenta que dependiendo del factor de potencia de la carga, el voltaje de salida a plena carga puede ser mayor que el voltaje sin carga).

Regulación de voltaje de fórmula de transformador

El cambio porcentual en el voltaje de salida de sin carga a plena carga se denomina regulación de voltaje del transformador. Idealmente, V no debería cambiar_de de vacío a plena carga (es decir, regulación = 100%). Para obtener el mejor rendimiento posible, el transformador debe tener la regulación más baja posible. Matemáticamente, la regulación de voltaje se puede expresar como

[begin{matrix}   Voltagetext{ }Regulation=frac{{{V}_{o(NL)}}-{{V}_{o(FL)}}}{{{V}_{o(FL)}}} & {} & left( 1 right)  end{matrix}]

Dónde a V_o(NL) es el voltaje de salida sin carga del transformador, y V_o(FL) es el voltaje de salida a plena carga. La regulación de voltaje para un transformador se muestra en la Figura 2.

Fig.2: Control de tensión del transformador

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Los diagramas trifásicos de la Figura 3 muestran cómo la regulación de voltaje depende del factor de potencia de la carga. En el diagrama (a) la corriente está en fase con el voltaje (la carga es resistiva y su factor de potencia es la unidad), pero en el diagrama (b) la corriente se atrasa con respecto al voltaje (la carga es inductiva, lo que se conoce como atraso en el factor de potencia). ). , y en el diagrama (c), la corriente se adelanta al voltaje (la carga es capacitiva, se dice que el factor de potencia se adelanta).

Fig.3: Control de voltaje por (a) Unidad (b) Retardo (c) Factor de potencia principal

Regulación de voltaje del transformador a factor de potencia unitario

La Figura 3(a) muestra un diagrama de fases para el caso de una carga resistiva (factor de potencia unitario) en el transformador (es decir, la corriente de carga está en fase con el voltaje secundario). Desde el yo₂ que está en fase con la tensión secundaria V_{de (Florida)}la caída de tensión en R_e2 también en fase con V_{de (Florida)}. La caída a través de la reactancia de fuga X_e2 conduce la tensión secundaria V_{de (Florida)} menos de 90^de, como se muestra. Un arco de círculo tiene un radio igual a V_{de (Florida)} y por lo tanto representa una línea de voltaje secundario constante. Valor de referencia de la tensión base V_{de (Holanda)} sobre el arco, por lo que es mayor que el voltaje secundario V_{de (Florida)}lo que significa que la regulación de tensión se calcula según la ecuación (1). positivo.

Regulación de tensiones de transformadores por caída del factor de potencia

La figura 3(b) muestra un diagrama de fases para el caso de una carga inductiva (factor de potencia reducido) en el transformador (es decir, la corriente de carga es más lenta que la tensión secundaria 90^de). Valor de referencia de la tensión base V_{de (Holanda)} sobre el arco, por lo que es mayor que el voltaje secundario V_{de (Florida)}, lo que significa que la regulación de tensión calculada según la ecuación (1) es positiva para el caso inductivo. Para cualquier corriente que se haya quedado atrás del voltaje secundario de 0 a 90^dehabrá regulación de voltaje positivo.

Regulación de voltaje del transformador del factor de potencia principal

La figura 3(c) muestra un diagrama de fases para el caso de una carga capacitiva (factor de potencia primario) en el transformador, es decir, la corriente de carga se adelanta a la tensión secundaria en 90.^de. En consecuencia, el valor de referencia del voltaje base V_{de (Holanda)} en realidad menor que el voltaje secundario V_{de (Florida)}lo que significa que la regulación de tensión se calcula según la ecuación (1). negativo para caso capacitivo.

Control de voltaje negativo

La regulación de voltaje negativo solo es posible con cargas de factor de potencia inicial; sin embargo, no todas las cargas iniciales provocarán una regulación de voltaje negativa.

La regulación de voltaje negativo significa que el voltaje aumenta con la carga.

Es una condición muy indeseable ya que puede conducir a una condición inestable. Muchas cargas consumen más energía a medida que aumenta el voltaje. Por lo tanto, el voltaje aumenta, lo que conducirá a un aumento en la potencia, lo que puede conducir a un mayor aumento en el voltaje.

Muchas empresas de servicios públicos penalizan a los grandes clientes si operan con un factor de potencia elevado. La mayoría de las cargas están retrasadas, por lo que el factor de potencia primario suele ser el resultado de la falla de los capacitores de corrección del factor de potencia a medida que cae la carga.

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