Pérdida de cobre en transformador

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El pérdida de cobre en el transformador es igual a la I2pérdida R. La pérdida de cobre es muy importante para el cálculo de la eficiencia del transformador. La eficiencia del transformador se puede mejorar minimizando el Pérdida de cobre y pérdida de núcleo.

En el transformador, la pérdida de cobre en el devanado primario es Ip2Rp, y la pérdida de cobre en el devanado secundario es Is2Pérdida de Rs, donde yopag y yos son la corriente primaria y secundaria del transformador y Rpag y Rs son las resistencias de los devanados primario y secundario respectivamente.


Pérdida de cobre en transformador

La pérdida de cobre es el desperdicio de energía debido a I2R pérdida en el devanado del transformador, y la energía se desperdicia como calor. Como las corrientes primaria y secundaria dependen del porcentaje de carga del transformador, la corriente aumenta a medida que aumenta la carga del transformador. Con un aumento en la corriente primaria y secundaria, la pérdida de cobre en el transformador aumenta con la carga.

La pérdida de cobre es el desperdicio de energía debido a I2R pérdida en el devanado del transformador, y la energía se desperdicia como calor. Como las corrientes primaria y secundaria dependen del porcentaje de carga del transformador, la corriente aumenta a medida que aumenta la carga del transformador. Con un aumento en la corriente primaria y secundaria, la pérdida de cobre en el transformador aumenta con la carga.


El valor de pérdida de cobre no es constante y varía a medida que aumenta la carga en el transformador. Es por eso que la pérdida de cobre también se llama pérdida variable.

La pérdida total de cobre (I2R) la pérdida en el transformador depende de la carga. Las pérdidas de cobre son proporcionales al cuadrado de la corriente RMS que fluye en el devanado y también proporcionales a la resistencia del devanado. La resistencia del conductor varía con el aumento de la temperatura.

La pérdida de cobre en el transformador es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye a través del devanado. Cuando se aumenta la carga en el transformador, la pérdida de cobre varía debido al aumento de corriente y al aumento de resistencia causado por el aumento de temperatura.

El valor de la resistencia del cobre o del aluminio debe corregirse para la elevación máxima permisible del devanado del transformador a la capacidad nominal del transformador. Por ejemplo, la resistencia del devanado medida a 30 °C debe corregirse a 75 °C para un transformador refrigerado por aceite.

Para bobinado de cobre, el aumento del valor de la resistencia con la temperatura se puede calcular utilizando la siguiente fórmula.

RL=R0 [(TL+235)/(To+235)]

Dónde,

RL = Resistencia en TL temperatura
R0 = Resistencia a temperatura ambiente
RL = Temperatura de funcionamiento
T0 = temperatura ambiente

Para bobinado de aluminio, el aumento del valor de la resistencia con la temperatura se puede calcular utilizando la siguiente fórmula.

RL=R0[(TL+225)/(To+225)]
Leer más: Sin pérdidas de carga en el transformador

Ejemplo de aumento de la resistencia con la temperatura

Deje que la resistencia de los tres devanados HV del transformador sea 0,967 Ω, 0,968 Ω y 0,967 Ω a 23,8 °C. La resistencia promedio de los devanados HV por fase a 23,8 °C es;

=(0,967+0,968+0,967)/3 =0,967 Ω

La resistencia media del devanado de alta tensión por fase a 75 °C es;
RL = R0 * [(TL+235)/(To+235)]
R75 = 0,967 * [(75+235)/(23.8+235)]
= 0,967 * [(75+235)/(23.8+235)
R75  = 1.159 Ω

Percentage increase in resistance
=(1.159-0.967)/0.967 *100
= 19.85%

From the above calculation, it is clear that the resistance increases with an increase in temperature caused by the flow of current in a conductor.

Read More : Effect of Temperature on Resistance

Copper Loss with Transformer Loading

Example on Copper Loss

The full load copper loss of a transformer is 1000 watts, the copper loss at half load(50% Load) will be;

Pcu  =  ( % Load/100)2 x P
      =  ( 50/100)2 x 1000
      =  ( 1/2)2 x 1000
     = 1/4 x 1000
Pcu  =  250 Watts

Thus the copper loss of the transformer at 50 % load is equal to the 1/4 th of the full load copper loss.

The copper loss at 3/4 th load is equal to

Pcu = (3/4) x 1000 = 562.5 Watts

The copper loss at 1/4 th load is equal to

Pcu = (1/4) x 1000 = 62.5 Watts

Pérdida de cobre en transformador

For a given transformer,the manufacturer can supply values for no-load loss, Pno-load, and load loss, PLOAD.

The total transformer loss, Ptotal, at any load level can then be calculated from;


PAGtotal = PAGsin carga+ (% carga/100)2 x pagCarga

Dónde,

P sin carga = pérdida sin carga (pérdida constante)
% de carga = carga en el transformador
Pload = Pérdida de cobre a plena carga nominal

Cómo minimizar la pérdida de cobre en un transformador

La pérdida de cobre se puede reducir mediante el uso de alambre de cobre del calibre adecuado para el devanado del transformador. El alambre más grueso tiene menos resistencia y menor pérdida de cobre. El devanado del conductor de gran área de sección transversal debe usarse para minimizar la pérdida de cobre.

El alambre utilizado para el devanado del transformador se elige de alta conductividad. El alambre de cobre tiene menos resistencia, por lo tanto, tiene menos pérdida de cobre en comparación con el conductor de aluminio.

La pérdida de cobre se puede minimizar mediante la impregnación del transformador a presión de vacío. El devanado del transformador se mantiene al vacío y se pasa barniz a alta presión para llenar los espacios de aire, si los hubiera.

El transformador que se utiliza para aplicaciones de alta frecuencia debe diseñarse de tal manera que tenga un menor efecto superficial y de proximidad. El área del conductor se reduce debido al efecto de piel y proximidad y, por lo tanto, la resistencia del conductor aumenta y ofrece una mayor pérdida de cobre.

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