Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

2.7 Regulación de voltaje y eficiencia de un transformador 79
Para calcular la eficiencia de un transformador con una carga dada, simplemente adicione las pérdidas
de cada resistor y aplique la ecuación (2-67). Ya que la potencia de salida está dada por
la eficiencia del transformador se puede expresar como
P sal V S I S cos S (2-7)
V S I S cos
P Cu P núcleo V S I S cos
100% (2-67)
EJEMPLO 2-5
Se va a probar un transformador de 15 kVA y 2 300/230 V para determinar los componentes de la rama de
excitación, sus impedancias en serie y su regulación de voltaje. Se obtuvieron los siguientes datos de las
pruebas realizadas al transformador:
Prueba de circuito abierto
(lado de bajo voltaje)
V CAb 5 230 V
I CAb 5 2.1 A
V CAb 5 50 W
Prueba de cortocircuito
(lado de alto voltaje)
V CC 5 47 V
I CC 5 6.0 A
P CC 5 160 W
Los datos se tomaron utilizando las conexiones que se muestran en las figuras 2-19 y 2-20.
a) Encuentre el circuito equivalente de este transformador referido al lado de alto voltaje.
b) Encuentre el circuito equivalente de este transformador referido al lado de bajo voltaje.
c) Calcule la regulación de voltaje a plena carga con un factor de potencia de 0.8 en retraso, un factor de
potencia de 1.0 y un factor de potencia de 0.8 en adelanto usando la ecuación exacta para V P .
d) Haga una gráfica de la regulación de voltaje conforme se incrementa la carga desde vacío hasta plena
carga con factores de potencia de 0.8 en retraso y 1.0 y 0.8 en adelanto.
e) ¿Cuál es la eficiencia del transformador en plena carga con un factor de potencia de 0.8 en retraso?
Solución
a) La relación de espiras de este transformador es a 5 2 300/230 5 10. Los valores de la rama de excitación
del circuito equivalente del transformador con referencia al lado secundario (de bajo voltaje) se
pueden calcular a partir de los datos de la prueba de cortocircuito. A partir de los datos de la prueba
de circuito abierto, el ángulo de impedancia de circuito abierto es
V CAb I CAb
u CAb cos 1 50 W
(230 V)(2.1 A)
CAb cos 1
P CAb
84°
La admitancia de excitación es
Y E
I CAb
V CAb
∠ 84°
Y E
2.1 A
230 V ∠ 84° S
Y E 0.00913 ∠ 84° S 0.000954 j0.00908 S
Los elementos de la rama de excitación referida al secundario son
R N,S
1
0.000954
X M,S
1
0.00908
1.050
110