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¿Cuánta energía reactiva consume un transformador de distribución?

A modo orientativo, podemos decir que la potencia reactiva total consumida por un transformador de distribución está en torno al 10% de su potencia a plena carga, aunque estas pérdidas son diferentes para cada máquina, se pueden encontrar en la hoja de ensayos de laboratorio del transformador.
 
perdidas transformador

Un transformador de distribución consume energía reactiva debido a las pérdidas en vacío así como a pérdidas en carga:

 

-Una parte fija debida a la corriente magnetizante,

Qo perdidas parte fija

Aproximadamente del 0.5 al 2.5% de la potencia del transformador.

 

-Una parte aproximadamente proporcional al cuadrado de la potencia aparente,

Q perdidas por carga

La fórmula general aproximada es:

Q perdidas totales

A modo orientativo, podemos decir que la potencia reactiva total consumida por un transformador de distribución está en torno al 10% de su potencia a plena carga.

 

 

Naturaleza de las reactancias inductivas de un transformador

 

-Reactancia paralelo o de magnetización

 

Así como la reactancia inductiva de las cargas conectadas en paralelo, las reactancias conectadas en serie, como las de las líneas de potencia y los arrollamientos del primario de los transformadores, también absorben energía reactiva.

 

Para determinar dichas pérdidas de energía reactiva se puede representar el esquema equivalente de un transformador ideal como en la figura 1, la corriente magnetizante tiene un valor prácticamente constante desde que el transformador trabaja en vacío hasta que está en plena carga.

 

Por esta razón, y ya que va a existir un consumo prácticamente constante de kVAr independientemente de las condiciones de carga, se suele realizar la compensación en vacío de los transformadores.

 

Sin embargo también hay un consumo de reactiva variable con las condiciones de carga del transformador: por lo que está representada en la figura 1 una reactancia en serie que daría las pérdidas por el flujo de fuga.

 

esquema transformador

Figura 1: esquema equivalente de un transformador

 

 

 -Reactancia serie o de flujo de fuga

 

Hasta ahora sólo se había tenido en cuenta la reactancia paralelo del transformador (magnetizante).

 

Sin embargo la potencia reactiva absorbida por el transformador en funcionamiento no puede despreciarse.

 

Este fenómeno se ilustra en el diagrama vectorial de la figura 2.

 

La diferencia entre E.I. sen fi V.I sen fidaría los kVAr absorbidos por la inductancia serieXL

 

 

absorcion potencia inductiva reactancia serie

 

 

 

Figura 2: Absorción de potencia inductiva por la reactancia serie, según el esquema equivalente de la figura 1.

 

Se puede demostrar que este valor es igual a I2 x XL

 

A partir de esta fórmula se pueden deducir los kVAr absorbidos en función del índice de carga.

 

 

Ejemplo:

 

Transformador de Sn 630kVA y Ucc 4%

 

-Pérdidas trifásicas a plena carga:

  KVAr I2 x XL= 630 · 0.04 = 25.2kVAr

 

-Pérdidas al 50% de carga:

 KVAr I2 x XL= 0.5 · 630 · 0.04 = 6.3kVAr

 

Para calcular las pérdidas totales del transformador se deberán adicionar las pérdidas en vacío, supondremos el 1.8% de la potencia del transformador

 

-Pérdidas en vacío:

 

kVAr= 1.8 · 630/100 = 11.34kVAr

 

-Por lo que las pérdidas totales a plena carga serán:

 

kVAr total = kVAr vacío + kVAr plena carga = 11.34 + 25.2 = 36.64kVAr

 

  

A modo orientativo, se dispone de unas tablas según el si el transformador es MT/MT o MT/BT o si es de aceite o seco:

 

tabla compensacion transformador MT BT
tabla compensacion transformador MT MT

 

Se adjunta cuaderno técnico de Schneider Electric sobre la corrección del factor de potencia.

 

En la página 20 se detalla la compensación fija de un transformador.

https://download.schneider-electric.com/files?p_enDocType=Catalog&p_File_Name=ESMKT01182E19_SE_compensacion-energia-2019+(web).pdf&p_Doc_Ref=ESMKT01182A16

 

Schneider Electric España

Documentos adjuntos
compensacion transformadores.pdf [120.61 KB]
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