Capitulo II Transdormadores Felipe Quevedo

1. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESPECIALIDAD ELECTRONICA Y ELÉCTRICA
Cuestionario Capitulo II
Transformadores
Nombre:
Luis Felipe Quevedo Avila
PROFESOR:
Ing. Omar Alvares
FECHA:
Cuenca, 24 de Noviembre del 2011
Maquina Eléctricas I Página 1

2. Cuestionario Capitulo II. Transformadores
Felipe Quevedo Avila _ lquevedo@est.ups.edu.ec
Cuestionario: 1……8
2.1. ¿El Concepto Relación de Vueltas de un transformador es
Igual al concepto relación de voltajes a través del
transformador? Explique la respuesta.
 Si. Con un acoplamiento unitario entre el primario y el secundario, el voltaje
inducido en cada vuelta del secundario es igual al voltaje inducido en cada
vuelta del primario. Por tanto, la relación de voltajes se encuentra en la misma
proporción que la relación de vueltas:
 Cuando el secundario tiene un mayor número de vueltas que el primario, el
voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el
transformador aumenta el voltaje.
 Cuando el secundario tiene un número menor de vueltas que el primario, el
transformador reduce el voltaje. Sin importar cuál sea el caso, la relación
siempre se da en términos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o
reducirse en el devanado secundario.
 Se relacionan mediante la fórmula:
2.2. ¿Por qué la Curva de Magnetización impone un límite
superior al voltaje aplicado a un núcleo de Transformador?
 Conociendo que todo material tiene una curva de magnetización nosmuestra la
capacidad del material para que pasen las líneas del flujo sobre él. El material
tiene su máxima capacidad de soportar las líneas del flujo cuando llega a la
máxima capacidad se satura el material y las líneas que sobrepasan esto se
pierden totalmente como sabemos que el la variación del flujo respecto al tiempo
nos da el voltaje; por lo tanto al tener límite en el flujo tenemos límite en el
voltaje.
2.3. ¿Qué componentes Conforman la corriente de excitación de
un transformador? Como se Simulan en el circuito equivalente
del transformador.
 La corriente de magnetización.
 La corriente de pérdidas en el núcleo.
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3. 2.4. ¿Qué es el Flujo disperso de un transformador? ¿Por qué es
Simulado como un inductor en el el circuito equivalente del
transformador?
 Son las líneas de flujo que no logran pasar por la superficie del núcleo y se
pierden en el espacio. Se simulan como inductor porque esta fuga de flujos
produce un auto inductancia en la bobina primaria y secundaria.
2.5. ¿Haga una lista y describa los tipos de pérdidas que se
presentan en un Transformador?
PÉRDIDAS:
 Por el cobre debido calentamiento resistivo en los devanados primario y
secundario.
 Por flujos dispersos que pasan únicamente a través de uno de los devanados
 Por corrientes Parásitas debido al calentamiento resistivo en el núcleo del
transformador.
 Por histéresis que se originan por los reordenamientos de los dominios
magnéticos en el núcleo durante cada semiciclo.
2.6. ¿Por qué el Factor de Potencia de la carga afecta la
regulación de voltaje del transformador?
 Afecta a la regulación de voltaje del transformador porque la carga consumen un
voltaje, existiendo también un desfasamiento entre la corriente y el voltaje. Por
esta razón cuando tenemos cargas:
 En atraso nuestra regulación de voltaje será mayor a cero.
 Con un factor de potencia igual a 1 la regulación de voltaje seguirá siendo mayor
a cero pero será mucho más pequeño que en el caso anterior.
 En adelanto el voltaje secundario puede ser mayor que el voltaje
secundario por lo tanto obtendremos una regulación de voltaje negativo.
2.7. ¿Por qué la prueba de cortocircuito Muestra básicamente
las perdidas y no las perdidas en la excitación del
Transformador?
 Porque la corriente que fluye por la rama de excitación es despreciable, yaque al
cortocircuitar la salida, el voltaje de entrada es muy pequeño.
2.8. ¿Por qué la prueba de circuito abierto muestra básicamente
las pérdidas de la excitación y no las perdidas ?
 Muestra esencialmente sólo las pérdidas de excitación porque por el devanado
secundario no circula corriente.
Referencias:
[1].http://saltofm2010.blogspot.com/2010/08/hola-nosotras-somos-julieta-da-
cuhna.html
[2].http://garaje.ya.com/migotera/apreguntas.htm
[3].http://www.alipso.com/monografias/transforma/
[4].Máquinas Eléctricas y transformadores /Edwin Kosow
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4. Ejercicios: 1, 2, 3, 4, 6,15
1. El devanado Secundario de un transformador tiene un voltaje
terminal de VS (t)=282.8 sen 337tV.La relación de vueltas de un
transformador es 100:200 (a=0.5). Si la corriente secundaria del
transformador es is(t)=7.07 sen(337t-36.87º)A. ¿Cuál es la corriente
primaria de este transformador? Cuál es su regulación de voltaje y su
eficiencia? Las impedancias de este transformador referidas al lado
primario son:
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5. 2.2. Un transformador de distribución de 20kVA 8000/227V tiene las
siguientes resistencias y reactancias:
Las impedancias de la rama de excitación se dan referidas al lado de
alto voltaje del transformador.
a) Encuentre el circuito equivalente del trasformador referido
al lado de alto voltaje.
b) Encuentre el circuito equivalente de este transformador en
por unidad.
c) Suponga que el transformador está suministrando una carga
nominal a 277 V y PF 0.8 en atraso. ¿Cuál es el voltaje de
entrada del transformador?, ¿Cual es su regulación de
voltaje?
d) ¿Cuál es la eficiencia del transformador? En las condiciones
del literal c).




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6.  






2.3. Al probar un transformador de 1000VA, 230 -115V para
determinar su circuito equivalente los resultados obtenidos son los
siguientes:
Prueba de cortocircuito Prueba de circuito abierto
Vsc = 13.2 V Voc = 230 V
Isc. = 6.0 A Ioc = 0.45 A ,
Psc = 20.1 W Po c= 30 W
Todos los datos fueron tomados en el primario del transformador.
a) Encuentre el circuito equivalente del transformador referido
a su lado de bajo voltaje.
b) Encuentre la regulación de voltaje del transformador en
condiciones nominales y(1)PF 0.8 en atraso, (2)PF 1.0 y (3)PF 0.8
en adelanto.
c) Determine la eficiencia del transformador en condiciones
nominales y PF en atraso.
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7.  
Pp= Pcc +Psc n= Ps/Pp
= 2.13  = 50,1W = 800/850.1
= 0,94
Prim.= Ps+Pp S= 1000VA
= 800+50.1 P= 6cos 
=850.1 W = 800W
PF= 0.8 cos  = 0.8
 = 36.86°
S= 1000VA
P= 800W is= S1/V! = 1000/115
Q= S*sen  =8.6A||26.86°
= 600VAR
Zc= V/I
= 115
8.6||-20.86°
= 13.73||26.86° 
V’’p= Req* is(Xeq) (isj)+Zc *is
= 0.55( 8.6||-36.86°) +2.2||90 ( 8.6||30.86°) + 13.3(8.6)
= 4.73||-30.86° + 18.02||53.14° + 115||0°
=3.78- 2.83j+ 11.34 -15.4j +115
= 130.2 + 12 47j
= 130,7||5.47°
%= V´´p-Vo *100
Vo
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8. = 130.7-115 *100 = 13.6 %
115
PF= 1 Vs= 115
P= 1000W
Pp= 1000+50 is= 1000 Rc = V/I
=1050,1W 115
= 8.6A||o°
= 115/8.6
= 13,37 
V´´p = Vreq+ Vxeq+Vs
= 4.73+18.92||90° +115
=119.73+18.92j
=121.21||89°
%R= V´´p –Vo
Vo
= 121,21 -115 *100
115
= 5.4%
PF= 0,8 ADELANTO
S= 1000VA is= S/V = 1000/115 Rc =V/I= 115
8.6||36.86°
P= 800W =8.6A||36.86° = 13.37||-36.56°
Q= -600VAR
V’’p= Req*is+ Xeq*isj *115V
= 0,55*8,6||36,86° + 2,2||90° ( 8.6 ||36.86°) + 115V
= -73||36,86° -18.92||-53,14°)-115
= 3.78+2,83j -11.34 + 15.3j -115
= 107.44-17.96j
= 198,97||-9,18°
%R= V’’p-Vo = 115-108.97 *100
Vo 108,97
= 5,53%
= 800/850,1 = 0,94
= 94 %
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9. 2.4. La siguiente figura muestra un sistema de potencias monofásico La
fuente de potencia alimenta un trasformador de 100kVA 14/2.4 kV a
través de un alimentador cuya impedancia es 378.3+j140 (Ω). La
impedancia serie equivalente del transformador referida a su lado de
bajo voltaje es 0.12+j0.5(Ω) La carga sobre el trasformador es de 90
Kw. con PF 0.85 en atraso y 2300V.
a) ¿Cuál es el voltaje en la fuente de potencia del sistema?
b) ¿Cuál es la regulación de voltaje del transformador?
c) Que tan eficiente es el sistema de potencia completo?
S= P/cos  = 90/0,85
S= 105,88KVA
S= VI  = cos-10,85
Is= S/V = 105,88/2300 = 31,78°
= 46||-58,31° a= V1/V2 = 14/2.4 = 5,8
Zc = V/I =2300
46||-58,21°
= 50||58,21°
E2= Vreq+ Vxs + Vs
=46||-58,21° ( 0.12) +0,5( 46||-58,21°) +2300
= 5,52||-58,21° +( 23||-31.78° ) -2300
= 2,9- 4.69j +19,54+12,11j -2300
= 2322,44+ 7,42j
= 2322,45||10,18°
E1= E2a
=2322,45*5,8
= 13470.21||10,18° V
=134070,14+ 42,31j
i1= is/a= 46||-58,31
5,8
= 7,93||-58,21°
V1= Vrp+Vxp+ E1
=38,3(7,93||-58,21°) +( 140||90°) (||58,21°)+ 7,93+13470,14+ 42,31j
=303,75||-58,21° +(1110,2||31,78°) + 13470,14 + 42,31j
=160-258j + 1943,67 + 584,36j + 13470,14 + 42,31j
=14593,79 + 368,4j
=14578,46||1,45°
b) %R= Vo-Vp *100
Vp
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10. = 100 *100
2300
=4,37%
c) cos  =1 S=VI
P=100W is=S/V =100/2,4
S=100KVA =41,66ª
i1=is/a = 41,66/5,8 P1=VI
=7,18A =14*7,18
=100,5KVA
n=Ps = 100 = 0,99
Pp 100,5
n=99%
2-6. Un transformador de distribución de 15 kVA 8000/230 V
tiene una impedancia de 80 +j300 Ω referida al lado primario. Las
componentes de la rama de excitación referidas al lado primario
Rc=350kΩ y XM=70KΩ.
a) Si el voltaje primario es 7967 V y la impedancia de la carga es
ZL=3.2 +j1.5Ω. ¿Cuál es el voltaje secundario del
transformador?¿Cuál es la regulación de voltaje del
transformador?
b) Si se desconecta la carga y en su lugar se conecta un
condensador de –j3.5 Ω ¿Cuál es el voltaje del secundario
del transformador? ¿Cuál es la regulación de voltaje en
estas circunstancias?
a)
s

p
s 64.95
p    1.86 A
a 34.78
Ps 13.5
Vs    109.30V
s 64.9
Vo  Vs
% *100
Vs
 9 .3 %
CARGA  3.5 J  3.5 | 90
a  39.78
Ss 15
i2S    4285.7 | 90
Zc 3.5 | 90
3.5  230
% * 100  98.4%
230
Ss 15 KVA
V0    3.5 | 90 KVA
s 4285.7 | 90
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11. 2-15. Se va a utilizar un transformador convencional de
5000VA, 480/120 V para subministrar potencia desde una
fuente de 600V a una carga de 120V. Considere que el
Transformador es Ideal y suponga que su Aislamiento puede
Soportar 600V
a) Dibuje la conexión del Transformador para este efecto
b) Encuentre la potencia de Kilovoltamperes nominales del
transformador en esa Configuración
c) Encuentre las Corrientes primarias y secundarias máximas
en estas Condiciones
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12. 2-14. Un generador monofásico de 12.4KV subministra potencia
a una carga a través de una línea de trasmisión. La impedancia de
la carga es y la impedancia de la línea de
Trasmisión es
a) Si el transformador esta directamente conectado a la
carga y el voltaje generado?.¿Cuáles son las pérdidas de
trasmisión del Sistema?
b) Si un transformador elevador 1:10 se coloca a la salida
del generador y un transformador reductor 10:1 se
coloca en el extremo de la línea de trasmisión a lado de la
carga ¿Cuál es la nueva relación entre el voltaje de la
carga y el voltaje generado? ¿Cuáles son las pérdidas de
trasmisión en el sistema?
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