CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR

Es posible elaborar un circuito equivalente que tenga en cuenta las principales imperfecciones de los transformadores reales. Se considera cada una de estas imperfecciones y sus efectos se incluyen en el modelo del transformador.

El efecto más sencillo de modelar son las pérdidas en el cobre, se modelan disponiendo un resistor R_p en el circuito primario y un R_s en el secundario del transformador. El flujo es directamente proporcional a las corrientes (primaria i_p y secundaria i_s).

Donde:

 

 Obtenemos:

Donde es la autoinductancia de la bobina primaria y es la autoinductancia de la bobina secundaria. Por consiguiente, el flujo disperso será modelado por inductancia en el primario y secundario.

La corriente de magnetización im es proporcional (en la región no saturada) al voltaje aplicado al núcleo y atrasa el voltaje aplicado en 90°, por tanto puede modelarse por una reactancia XM conectada a través de la fuente de voltaje primario. La corriente de pérdidas en el núcleo es proporcional al voltaje aplicado al núcleo que está en fase con el voltaje aplicado, tal que puede ser modelado por una resistencia RC conectada a través de la fuente de voltaje primario.

VARIACIÓN DEL VOLTAJE SECUNDARIO CON DIFERENTES CONDICIONES DE CARGA

• Evaluación de las perdidas magnéticas, eléctricas y de la eficiencia.

En la figura 2 aparece el circuito equivalente de la figura 1 al que se ha agregado al voltaje aplicado V_H la corriente primaria I_p y el voltaje secundario V_x. Como circuito eléctrico está incompleto, pues se supone que a la izquierda existe una fuente de energía y a la derecha una impedancia de carga. El transformador trabaja como reductor de voltaje.

Si todos los razonamientos hechos hasta aquí hubieran comenzado con la elección de la baja tensión como primario, se hubiera llegado finalmente al circuito equivalente de la figura 2, en donde el transformador trabaja como elevador de voltaje. Los parámetros de magnetización han quedado ahora del lado de baja tensión, que es por donde se excita el núcleo. Los parámetros de magnetización siempre están en el lado primario.

Al excitar el transformador por el lado de baja tensión, se hace con menor voltaje y mayor intensidad de corriente, lo que ocasiona que los parámetros no tengan el mismo valor que en alta tensión. Con objeto de hacer esta distinción, en baja tensión se les ha llamado r_he y X_m.

El análisis de este circuito es algo laborioso, ya que existe un acoplamiento magnético y habría que acoplar la teoría de circuitos acoplados para lo cual sería necesario que calcular los coeficientes de autoinducción y de inducción mutua.