PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA

AREA DE ELECTRICIDAD

MEC - 291 ELECTRICIDAD 1

Problemas El Transformador

1. La tensión en el primario de un transformador es de 440V y la corriente en el primario es de 10

A. La impedancia total de los devanados (req y Xeq) referida al primario es de 0.6 + j1.4 Ohmios.

a) Halle la regulación para una carga con factor de potencia de 1, 0.6 en retraso y 0.8 en adelanto.

b) Si el trafo tiene una a = 2 calcule la caída de tensión en el secundario cuando se conecta una carga del 85 % de la nominal con un factor de potencia 0.75 en retraso.

2. Los resultados de las pruebas de vacío y cortocircuito de un transformador de 50 kVA,

7200/480V, 60 Hz son los siguientes: Io = 5.2 A Po = 245 W Ucc = 157 V Pcc = 615 W

a) Hallar la Impedancia total equivalente de perdidas en los devanados (req y Xeq) referida al

primario. b) Calcular la regulación si se conecta una carga resistiva. c) Hallar la eficiencia para carga nominal con F.P. = 0.9 en retraso. d) Si se conecta un condensador de 250 microF en paralelo con la carga del paso anterior (c) a

la salida del transformador. ¿Que carga adicional de factor de potencia unitario se puede añadir al transformador sin exceder sus especificaciones nominales?

3. Se tienen los siguientes datos de un transformador de 7.5 kVA, 2080/208V 60 Hz a la frecuencia

nominal r1 = 7.5Ω , X1 = 14.0Ω r2 = 0.07Ω X2 = 0.15 Ω Iperd.fe = 1.0 A y Im = 2.0 A

Determine la tensión que debe aplicarse en el lado de alta para mantener 205 V en los terminales del secundario cuando la carga es 40 amperios con cos φ = 0.95 inductivo.

4. Para suministrar potencia a una carga inductiva se emplea un transformador de 5 kVA,

2300/230V, 60 Hz. Los valores medidos en el lado de alta de la tensión (entrada) son: 2360V, 1.96 A y 4.16 kW. Las corrientes de magnetización y perdidas en el Fe a plena carga son 0.1 A y 0.02 A respectivamente. Las impedancias (r1 + jX1) y (r2 + jX2) son 11.5 + j21 y 0.112 + j0.206. Determine la potencia suministrada a la carga, la tensión en los terminales de la carga y el factor de potencia en el primario y en el secundario.

5. Un transformador de 220/110V 60 Hz. tiene conectadas en el secundario las siguientes cargas: Carga No.1 de 1000 W, F.P.=0,6 inductiva Carga No.2 de 2000 VA, F.P.=1,0

Se sabe que al realizarse una prueba de cortocircuito en el transformador, se han determinado los siguientes resultados (tomados en el lado de baja tensión) Ucc = 8 V, Icc = 35 A, Pcc = 168 W En el transformador, el núcleo tiene una corriente de magnetización (Iφ) que es el 10 % de la corriente que circula por el primario al cargarse (10% de I1L). La componente de perdidas (Ic) se considera despreciable.

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Se pide: a) Determine la tensión de la fuente y la corriente proporcionada por ella. b) Determine la eficiencia de este transformador para esta carga.

6. Un transformador monofásico de 220/24V 1500 VA 60Hz es usado para alimentar un dispositivo

electromagnético de CA. Se realizaron pruebas de funcionamiento midiendo la potencia aparente suministrada por una fuente de 225 V 60 Hz al transformador y se determino que la potencia aparente consumida es aproximadamente el 90% de la potencia nominal del transformador y la potencia activa consumida es de 450 W. Mediante un ensayo se determino la resistencia equivalente de perdidas y reactancia equivalente de dispersión de los devanados, req1 = 1 Ohms y Xeq1 = 1 Ohms respectivamente. Además se sabe que en vacío el núcleo del transformador tiene un consumo de 15 W en perdidas y 60 VA de potencia aparente.

a) Calcule la corriente y la tensión en los bornes del dispositivo conectado al secundario del

transformador. b) El factor de potencia en el primario y el factor de potencia de la carga conectada al

secundario. c) Calcule la eficiencia del transformador en estas condiciones de trabajo. d) ¿Cuales son las perdidas de potencia por efecto de Joule en los devanados?

7. Un transformador de 1750 VA 220/110VAC 60Hz tiene devanados reales, en los cuales la

resistencia equivalente de los devanados referida al primario es Req1 = 0,5W y el valor de la reactancia equivalente de perdidas por dispersión referida al secundario Xeq2 = 0,25W. Este transformador fue sometido a un ensayo de vacío y se observó que no tiene perdidas de histéresis y por corrientes parásitas, pero su consumo total en vacío era 100 VAR. Al conectarse una carga del 90 % de su capacidad nominal en el secundario, se ha medido una tensión de salida de 108 Voltios.

Se pide:

a) Calcular la tensión y corriente en el primario. b) ¿Cual es el valor del factor de potencia en el primario? c) ¿Cual es la eficiencia del transformador bajo estas condiciones? d) ¿Cual es el porcentaje de carga del transformador expresado en función de la potencia

nominal? 8. Un transformador de 1750 VA 220/110VAC 60Hz real esta conectado a una fuente de tensión de

230V, en el laboratorio se conectaron un amperímetro y un Vatímetro en la entrada del transformador, los cuales presentaron las siguientes lecturas:

I1 = 7,0 A P1 = 1400 W.

La resistencia equivalente del devanado primario es Req1 = 0,85 Ω y la reactancia equivalente de perdidas por dispersión del secundario es Xeq2 = 0,501 Ω. Este transformador fue sometido a un ensayo de vacío alimentándolo por el secundario y se observó que la potencia de perdidas en el núcleo era despreciable y la potencia aparente que absorbía durante la prueba era 100 VA.

Se pide:

a) Calcular la impedancia conectada al secundario. b) ¿Cual será la tensión y corriente en el secundario en los terminales de esta impedancia? c) ¿Cual es el valor del factor de potencia en el secundario? d) ¿Cual es la eficiencia del transformador bajo estas condiciones? e) ¿Cual es el porcentaje de carga del transformador expresado en función de la potencia

nominal? San Miguel, Diciembre del 2004.