Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

V M
N P
cos t
0
2.12 Valores nominales y problemas relacionados con los transformadores 109
La potencia nominal aparente real de un transformador puede tener más de un solo valor. En los
transformadores reales, puede haber una potencia nominal aparente del transformador por sí mismo,
y otra potencia nominal (más alta) del transformador con enfriamiento forzado. La idea clave detrás
de la potencia nominal es que la temperatura de punto caliente en los devanados del transformador
debe limitarse para proteger la vida del transformador.
Si se reduce el voltaje de un transformador por cualquier razón (por ejemplo, por operar en una
frecuencia más baja que la normal), el valor nominal en voltamperes del transformador se debe reducir
en igual medida. Si no se hace esta corrección, la corriente en los devanados del transformador
excederá el nivel máximo permisible y causará un sobrecalentamiento.
El problema de la corriente de irrupción
Un problema relacionado con el nivel de voltaje en el transformador es el de la corriente de irrupción
en el arranque. Suponga que el voltaje
v(t) V M sen ( t ) V (2-105)
se aplica en el momento en que se conecta por primera vez el transformador a la línea de potencia.
La máxima altura alcanzada por el flujo en el primer semiciclo del voltaje aplicado depende de la
fase del voltaje en el momento de su aplicación. Si el voltaje inicial es
v(t) V M sen ( t 90°) V M cos t V (2-106)
y si el flujo inicial en el núcleo es cero, entonces el flujo máximo durante el primer semiciclo será
igual al flujo máximo en estado estacionario:
máx
V máx
N P
(2-102)
Este nivel de flujo es justamente el flujo en estado estacionario, por lo que no causa ningún problema
en especial. Pero si el voltaje aplicado es
v(t) V M sen t V
el flujo máximo durante el primer semiciclo está dado por
(t)
1
N P
0
V M sen t dt
V M
N P
[( 1) (1)]
máx
2V máx
N P
(2-107)
Este flujo máximo es el doble del flujo en estado estacionario. Si se examina la curva de magnetización
de la figura 2-11, es fácil ver que duplicar el flujo máximo en el núcleo causará una corriente
de magnetización enorme. De hecho, en parte del ciclo el transformador parece un cortocircuito y
fluye una gran corriente (véase la figura 2-47).
Para cualquier otro ángulo de fase aplicado entre 90°, que no causa problema, y 0°, que es el
peor caso, hay cierta cantidad de flujo de corriente en exceso. El ángulo de fase del voltaje aplicado
normalmente no se controla en el arranque, por lo que hay una gran corriente de irrupción durante
los primeros ciclos después de que se conecta el transformador a la línea. El transformador y el sistema
de potencia al que se conecta deben ser capaces de soportar estas corrientes.