Si tenemos un transformador de potencia S, construido para funcionar normalmente a unas tensiones determinadas, caracterizadas por E, y frecuencia f de 50 Hz, y lo hacemos funcionar a una frecuencia de 60 Hz, conservando las mismas tensiones E, la inducción disminuirá en razón inversa de la frecuencia.
Las pérdidas en el hierro aumentadas por la frecuencia pero
disminuidas por la inducción, como el cuadrado de la frecuencia, se reducirán, de
forma inversamente proporcional a la frecuencia. El calentamiento será menor.
Si conservamos invariable la corriente I, al igual que la tensión, la potencia permanecerá invariable y
las pérdidas debidas a la carga tampoco habrán sufrido modificación sensible,
prescindiendo del aumento que la frecuencia determina en las pérdidas
adicionales en el cobre, que no son más que una fracción pequeña de las
totales.
Al disminuir la inducción, la corriente magnetizante decrece
en mayor proporción.
La tensión de cortocircuito en % aumentará con la frecuencia.
Trabajando a frecuencia de 60 Hz y conservando la misma
tensión e intensidad, tendremos un transformador con menos pérdidas (menos
calentamiento, rendimiento más alto), corriente magnetizante más reducida, es
decir, coseno φ más elevado y regulación algo más deficiente.
No existirá en general inconveniente serio en hacer funcionar
los transformadores fabricados para 50 Hz a 60 Hz.
Estas mismas condiciones, todas favorables, que se presentan
al elevar la frecuencia, indican la posibilidad de aprovecharlas de algún modo
aumentando la potencia del transformador, lo que cabe realizar o elevando la
tensión del transformador, o la corriente de carga admisible, o una y otra
parcialmente.
Subir la tensión de servicio podrá hacerse, por lo común, en
transformadores de voltaje reducido, donde los espesores del aislamiento vienen
fijados más por razones mecánicas que eléctricas. En cualquier caso, deberá
consultarse al fabricante sobre la posibilidad de llevarlo a cabo. Otro
inconveniente surge de la dependencia rígida que existe entre la tensión
primaria y la secundaria, de forma que ha de ser casual el que los valores de
una y otra, al aumentarlos, se adapten a las redes de alta y baja donde se intente
instalar el transformador. Cabe todavía en algunos casos introducir sencillas
modificaciones en las conexiones interiores para ajustarse a las necesidades de
voltaje. No puede darse de ningún modo una regla general y cada propuesta
habría de ser objeto de particular estudio.
El voltaje podrá aumentarse como máximo en la misma
proporción que la frecuencia. De esta forma, se restablecen las pérdidas
primitivas en el hierro, el calentamiento y la corriente magnetizante. La
potencia crece como el voltaje, y en % el rendimiento será mayor.
Si llegaran a rehacerse de este modo las pérdidas totales, el
calentamiento del aceite seria el mismo; pero como en el cobre con respecto al
del aceite habría aumentado en las mismas proporciones que la energía perdida en
el devanado, los aislamientos de estos quedarían sometidos a una temperatura
perjudicial. El aumento de la capacidad permisible por este procedimiento es
mucho menor que en el caso anterior y depende de la relación entre las pérdidas
normales en el cobre y en el hierro y de la distribución del aumento de
temperatura total entre sus dos componentes: en el cobre respecto al aceite y
el del aceite respecto al cobre.
EJEMPLO:
Un transformador de 50 Hz, funcionando a 60 Hz, bajo la misma
tensión y carga, tendrá aproximadamente:
- Igual potencia original (100%).
- Menores pérdidas en el hierro originales (≈ 85%).
- Iguales pérdidas en el cobre (100%).
- Mejor rendimiento.
- Mayor tensión de corto circuito (7,17 %).
- Disminución de la corriente de vacío
Si, por el contrario, se pretendiera utilizar el transformador en una red con frecuencia inferior (por ejemplo, Transformador de 60 Hz funcionando a 50 Hz) a la que ha sido calculado, manteniendo constante la tensión aplicada, el aumento de inducción provocaría un aumento de las perdidas en el hierro, cuya compensación sería fácil hasta cierto punto, disminuyendo la intensidad de la carga y las pérdidas en el cobre; pero alcanzándose la saturación rápidamente, el valor excesivo de la corriente magnetizante sería imposible de remediar y el cos ϕ resultaría inadmisible. Solo podría aceptarse la disminución de frecuencia acompañada de una reducción proporcional de la tensión, y con ella, de la potencia del transformador.
EJEMPLO:
Un transformador de 60 Hz, funcionando a 50 Hz, bajo la misma
tensión y carga, tendrá aproximadamente:
- 115% de las pérdidas originales en el hierro
- Aproximadamente el 300% de la corriente magnetizante relativa original
- 99% de las pérdidas en el cobre, primitivas.
- 105% del aumento normal de temperatura.
- 83% de la tensión previa de corto circuito, relativa.
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un motor fabricado para 50 Hz funcionar a 60 Hz?
En conclusión, ¿Podemos decir que los transformadores de 50 Hz son retrocompatibles a 60 Hz y viceversa pero en el primer caso habrá mejor rendimiento y en el segundo caída de rendimiento?
ResponderEliminarBuen día, en caso de mantener la relación Voltaje - frecuencia V/f puedo disminuir las perdidas en decir si tengo un Transformador diseñado con relación 460V/60Hz y lo conecto a 380V/50Hz deberia tener un buen funcionamiento con bajas perdidas.
ResponderEliminarEs posible el correcto funcionamiento en 380V/50 Hz ningún problema
EliminarSe ha disminuido la tensión en la misma proporción que la frecuencia.
Excelente aporte gracias
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