Factor de utilización del transformador (TUF)

<p>El factor de utilización del transformador (TUF, por sus siglas en inglés) se define como la relación entre la salida de potencia de CC de un rectificador y la clasificación efectiva de VA del transformador utilizada en el mismo rectificador. La clasificación VA efectiva del transformador es el promedio de la clasificación VA primaria y secundaria del transformador.

La fórmula para TUF se puede escribir de la siguiente manera.

El factor de utilización del transformador es una indicación cuantitativa de la utilización de la clasificación VA del transformador. Cuanto mayor sea el valor de TUF, mayor será la utilización. En otras palabras, la clasificación VA del transformador requerido será menor si TUF es mayor y viceversa.

Muchas veces, el factor de utilización del transformador se confunde con la eficiencia de la rectificación. Básicamente, estos son dos parámetros diferentes. Tenga en cuenta que la eficiencia de la rectificación es la relación entre la salida de alimentación de CC y la entrada de alimentación de CA del rectificador. Pero en TUF, en lugar de la entrada de alimentación de CA, se usa la clasificación VA del secundario del transformador para el cálculo. La clasificación VA del transformador es fija y se puede encontrar en la placa de identificación. Es independiente del rendimiento del rectificador. Pero, por supuesto, el rendimiento del rectificador puede juzgarse a partir de la utilización de la clasificación VA del transformador. Esta es la razón; TUF es un parámetro de evaluación del rendimiento de un rectificador.

Calculemos ahora el valor del factor de utilización del transformador para media onda; Rectificador de puente y onda completa con derivación central uno por uno.

Factor de utilización del transformador (TUF) del rectificador de media onda

El rectificador de media onda es la configuración de circuito rectificador más simple que emplea solo un diodo para convertir la entrada de CA en CC. En este circuito rectificador, la corriente de salida fluye solo durante el semiciclo positivo de la tensión de alimentación. No fluye durante el semiciclo negativo como el diodo tiene polarización inversa durante este período de tiempo de parada.

Para calcular la potencia de salida de CC, necesitamos conocer la corriente de salida de CC y el voltaje del rectificador de media onda. Bueno, la corriente de salida promedio o CC para el rectificador de media onda es igual a (Im/π), donde Im es el valor máximo de la corriente de salida. De manera similar, la salida de voltaje promedio o de CC es igual a (Vm/π).

Salida de potencia de CC, Pdc = Corriente promedio x Voltaje promedio

= (Im/π) (Vm/π)

= (Im Vm)/π2

Ahora, necesitamos encontrar la clasificación VA efectiva del transformador. Dado que el voltaje de la fuente es sinusoidal, su valor rms será igual a (Vm/√2). Pero la fuente de corriente no es sinusoidal para el rectificador de media onda, sino que se rige por la forma de onda de la corriente de carga. ¿Porque? Esto es solo por la acción del transformador. Esto significa que el valor rms de la fuente de corriente será igual al valor rms de la corriente de carga. Como el valor rms de la corriente de carga para el rectificador de media onda es igual a (Im/2), el valor rms de la fuente de corriente también será igual a (Im/2). Una cosa, estoy mencionando repetidamente la fuente, aquí fuente significa transformador secundario.

Por lo tanto, la clasificación VA del transformador = (Vm/√2)(Im/2)

= (Vm Im) /(2x√2)

Por lo tanto, el factor de utilización del transformador del rectificador de media onda se puede calcular utilizando la definición.

TUF = Potencia de salida de CC / Valor nominal de VA del transformador

= [(Im Vm)/π2] / [(Vm Im) /(2x√2)]

= [(2x√2)/π2]

= 0,2865

El factor de utilización del transformador del rectificador de media onda es 0,2865. Significa que la clasificación VA del transformador requerida para el rectificador de media onda es aproximadamente 3,5 veces (1/0,2865 = 3,5) de la potencia de salida de CC. Por ejemplo, la clasificación VA del transformador requerido para una carga de 100 vatios será de alrededor de 350 VA (0,35 × 100 = 350). Esta es una utilización bastante pobre del transformador.

Factor de utilización del transformador (TUF) del rectificador de onda completa con toma central

El método para encontrar el factor de utilización del transformador del rectificador con toma central es un poco diferente al de otro tipo de rectificador. Aquí necesitamos encontrar individualmente la clasificación VA del transformador primario y secundario y luego tomar el promedio de sus valores. Esto se hace a medida que la corriente fluye a través de la mitad del devanado para el medio ciclo positivo y a través de la otra mitad del devanado para el medio ciclo negativo.

El valor promedio o de CC de la corriente de carga y el voltaje para el rectificador de onda completa con toma central son (2Im/π) y (2Vm/π) respectivamente. Por lo tanto, la salida de potencia de CC se puede calcular de la siguiente manera.

Salida de alimentación de CC, Pdc = (2Im/π)(2Vm/π)

= (4ImVm )/π2

Ahora encontremos la clasificación VA del transformador. Dado que la tensión de cada uno de los secundarios del transformador es sinusoidal, su valor rms será igual a (Vm/√2). Pero la corriente en cada uno de los secundarios del transformador solo fluye durante medio ciclo, por lo que su valor rms será (Im/2).

Clasificación VA de cada uno de los transformadores secundarios

= (VmIm)/(2x√2)

Por lo tanto, la clasificación VA total del secundario del transformador

= 2(VmIm)/(2x√2)

= (VmIm)/(√2)

= 0,707 Vm Im

La corriente del devanado primario del transformador es sinusoidal pura, ya que la corriente fluye tanto para el medio ciclo positivo como para el negativo, independientemente del hecho de que el diodo conduzca. Por lo tanto, el valor rms de la corriente primaria del transformador es (Im/√2).

Clasificación VA del primario del transformador

= (VmIm)/2

= 0,5 Vm Im

Relación efectiva de VA del transformador

= (AV Primaria + AV Secundaria)/2

= (0,5 Vm Im+ 0,707 Vm Im)/2

= 0.6035VmIm

TUF de rectificador con toma central

= [(4ImVm )/π2] / [0.6035VmIm]

= [(4×0.6035)/π2]

= [(4×0.6035)/π2]

= 0,672

Por lo tanto, el factor de utilización del transformador del rectificador con toma central es 0,672. Esto significa que la clasificación VA del transformador requerida será aproximadamente 1,49 veces (1/0,672 = 1,49) de la salida de CC. Por lo tanto, el transformador VA requerido para una carga de 100 vatios para el rectificador con derivación central será de alrededor de 149 VA. Esto es bastante bueno en comparación con el rectificador de media onda. ¿no es así?

Factor de utilización del transformador (TUF) del puente rectificador

El valor promedio de la corriente de carga y el voltaje para el puente rectificador es el mismo que para el tipo con derivación central. Por lo tanto, la salida de potencia de CC también será la misma.

Salida de alimentación de CC, Pdc = (2Im/π)(2Vm/π)

= (4ImVm )/π2

Ahora encontremos la clasificación VA del transformador. Aquí no necesitamos encontrar la clasificación VA del transformador primario y secundario por separado. Espero que sepas por qué. Esto se debe a que la corriente fluye en todo el devanado secundario durante el medio ciclo positivo y negativo.

Dado que la tensión y la corriente en el terminal secundario del transformador son sinusoidales, sus valores rms serán (Vm/√2) y (Im/√2) respectivamente.

Clasificación VA del transformador

= Voltaje rms x Corriente rms

= (Vm/√2) x (Im/√2)

= VmIm/2

TUF de puente rectificador

= [(4ImVm )/π2] / [VmIm/2]

= 8/π2

= 0.8106

Por lo tanto, el factor de utilización del transformador del puente rectificador es 0,8106. Esto significa que la clasificación VA del transformador requerida será aproximadamente 1,23 veces (1/0,8106 = 1,23) de la salida de CC. Por lo tanto, el transformador VA requerido para una carga de 100 vatios para el rectificador con derivación central será de alrededor de 123 VA. Esta es una cifra bastante impresionante en comparación con el rectificador de media onda y de derivación central.

Comparemos ahora el factor de utilización del transformador (TUF) de los tres tipos de rectificadores.

Escriba en el cuadro de comentarios qué tipo de rectificador utiliza mejor la clasificación VA del transformador.

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