Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula

El voltaje es uno de los elementos fundamentales en el funcionamiento de los transformadores eléctricos. Pero, ¿qué sucede cuando este voltaje no es estable? En este artículo, exploraremos la regulación de voltaje del transformador, su definición y cómo se calcula utilizando una fórmula específica. Descubre todo lo que necesitas saber sobre este concepto clave en el mundo de la electricidad y cómo garantiza un suministro de energía eficiente y seguro. ¡No te lo pierdas!

¿Qué es la regulación de voltaje de un transformador?

Regulación de voltaje del transformador se define como el cambio porcentual en el voltaje secundario del transformador de vacío a plena carga. En otras palabras, la regulación de voltaje del transformador describe la capacidad del transformador para proporcionar un voltaje constante desde sin carga hasta con carga completa. El voltaje secundario del transformador no debe variar con la carga cuando el suministro de entrada es constante. El transformador se puede tratar como una fuente de voltaje y la variación en el voltaje del terminal secundario de vacío a plena carga depende de la caída de voltaje en el devanado del transformador.

Cuando la corriente fluye a través del transformador, se produce una caída de voltaje debido a la reactancia y la resistencia del transformador. La variación en el voltaje de salida secundario del transformador desde que no tiene carga hasta que está a plena carga se denomina Regulación de voltaje del transformador.

Fórmula de regulación de voltaje del transformador

La regulación de voltaje del transformador muestra qué tan bien un transformador mantiene un voltaje de salida secundario constante desde la condición sin carga hasta la carga completa cuando el voltaje primario es constante.
Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula
Dónde,
Vsin carga es el voltaje sin carga y V voltaje completo es el voltaje de carga completa.
El voltaje de salida secundario disminuye a medida que aumenta la corriente que fluye a través del transformador. Esto sucede debido a la caída de voltaje en el devanado del transformador. La tensión de salida secundaria a plena carga siempre es menor que la tensión de salida sin carga. Cuanto menor sea la diferencia de tensión entre la condición sin carga y la de plena carga, mejor será la regulación del transformador.

Ejemplo de Regulación de Voltaje:

El voltaje de salida del secundario del transformador es de 220 voltios sin carga. El voltaje secundario disminuye de 220 a 210 voltios cuando el transformador se carga hasta su capacidad de corriente de carga completa.
La caída en el voltaje de salida secundario de sin carga a plena carga = 10 voltios

Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula
Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula
Si el voltaje secundario disminuye de 220 a 215 voltios cuando el transformador se carga hasta su capacidad de corriente de carga completa. La regulación del transformador en este caso es del 2,32 %. El % de regulación del transformador debe ser el mínimo posible para tener una tensión de salida secundaria casi constante. Además, la pérdida de cobre disminuye cuando se mejora la regulación del transformador.


¿Qué factores afectan la regulación de voltaje del transformador?

Los siguientes factores afectan la regulación de voltaje del transformador.

  1. Resistencia por fase – La resistencia del devanado primario y secundario causa caída de voltaje. Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será la caída de voltaje. El transformador con mayor resistencia primaria y secundaria tiene una mala regulación de voltaje.
  2. Reactancia por fase – La reactancia del devanado primario y secundario provoca caídas de tensión. Cuanto mayor sea la reactancia, mayor será la caída de voltaje. El transformador con mayor reactancia primaria y secundaria tiene una mala regulación de voltaje.
  3. Flujo de fuga – Si el flujo de fuga es mayor, la reactancia de fuga XL aumenta lo que aumenta Ia XL caída de tensión Por lo tanto, la regulación se vuelve pobre.
  4. Magnitud de la corriente de carga secundaria- Si la corriente de carga aumenta IaRa y yoaXL aumenta la caída de tensión. Por lo tanto, el voltaje de los terminales cae, lo que hace que la regulación sea deficiente.
  5. Factor de potencia de carga: El factor de potencia de carga también afecta la regulación de voltaje del transformador. El factor de potencia retrasado exige más corriente y provoca una mayor caída de voltaje en el devanado del transformador. Como resultado, la regulación de voltaje del transformador se deteriora. El factor de potencia principal aumenta el voltaje secundario del transformador y, por lo tanto, mejora la regulación del transformador.

El transformador tiene devanado primario y secundario. El devanado tiene resistencia y reactancia. La resistencia primaria y la reactancia se pueden referir al lado secundario o viceversa. La regulación de voltaje del transformador depende de la reactancia y la resistencia del transformador. El circuito secundario equivalente del transformador es el siguiente.

Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula

Cuando el transformador está sin carga, la corriente secundaria I2 =0 y el transformador solo consume corriente sin carga. La caída de voltaje I2Z2 a través de la impedancia secundaria tiene lugar con un aumento en la corriente secundaria. La caída de voltaje en el devanado secundario es máxima cuando el transformador opera a su máxima capacidad de kVA entregando la corriente secundaria nominal a la carga.
Sin carga, el voltaje del terminal secundario = mi2
A la corriente secundaria nominal, la caída de voltaje = I2Z2
A la corriente secundaria nominal, el voltaje terminal = V2
Según KCL,
mi2 = I2Z2 + V2
mi2V2 = I2Z2
Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula

La regulación del transformador depende del factor de potencia de la carga. Ahora, discutiremos la regulación del transformador en factor de potencia atrasado, adelantado y unitario.

Regulación de voltaje del transformador para factor de potencia atrasado

Deje que el ángulo entre el voltaje del terminal secundario V2 y corriente secundaria I2 es θ2. El diagrama fasorial del voltaje sin carga (mi2 ) , tensión a plena carga (V2) y actual (I2) es como se muestra a continuación.
Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula
Del diagrama de arriba,
OC = OA + AB + BC
en el triangulo ABE
AB = AE Cosθ2

En el triángulo DEF,

DC = DE Sinθ2

El ángulo entre OC y OD es muy pequeño y OC es igual a OD.
CO = DO
OC = OA + AB + BC
mi2 = V2 + AE Cosθ2 + DE Sinθ2
mi2 = V2 + I2R2 cosθ2 + I2X2 Sinθ2

mi2V2 = I2R2 cosθ2 + I2X2 Sinθ2

Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula

Regulación de voltaje del transformador para factor de potencia líder

El diagrama de phsor del transformador que opera con el factor de potencia principal se muestra a continuación.
Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula
Del diagrama de arriba,
OC = OA + AB – BC
En el triángulo ABE,
AB = AE Cosθ2
En el triángulo DEF,

BC = DE Sinθ2

El ángulo entre OC y OD es muy pequeño y OC es igual a OD.

CO = DO
OC = OA + AB – BC

Aquí, OA = V2
mi2 = V2 + AE Cosθ2 – DE Sinθ2
mi2 = V2 + I2R2 cosθ2I2X2 Sinθ2
mi2V2 = I2R2 cosθ2I2X2 Sinθ2
Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula

Regulación de voltaje cero del transformador

El voltaje secundario sin carga no puede ser igual al voltaje secundario con carga. La regulación de voltaje cero del transformador es un caso ideal y prácticamente no es posible. Un transformador ideal tiene regulación de voltaje cero, lo cual es hipotético.


Problema Resuelto de Regulación de Voltaje de Transformador

Regulación de voltaje del transformador-Definición,Fórmula
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