Hay varios tipos de pérdidas en el transformador, como pérdidas de hierro, pérdidas de cobre, pérdidas por histéresis, pérdidas por corrientes de Foucault, pérdidas por dispersión y pérdidas dieléctricas. Las pérdidas por histéresis se producen por la variación de la magnetización en el núcleo del transformador y las pérdidas en el cobre se producen por la resistencia del devanado del transformador.
Los distintos tipos de pérdidas se explican a continuación en detalle.
Tipos de Pérdidas en el Transformador
Índice de contenidos
Pérdidas de hierro
Las pérdidas de hierro son causadas por el flujo alterno en el núcleo del transformador, ya que esta pérdida ocurre en el núcleo, también se conoce como Pérdida de núcleo. La pérdida de hierro se divide además en histéresis y pérdida por corrientes de Foucault.
Pérdida de histéresis
El núcleo del transformador está sujeto a una fuerza de magnetización alterna y, para cada ciclo de fem, se traza un bucle de histéresis. La potencia se disipa en forma de calor conocida como pérdida por histéresis y dada por la ecuación que se muestra a continuación:
Donde
- KȠ es una constante de proporcionalidad que depende del volumen y la calidad del material del núcleo utilizado en el transformador,
- f es la frecuencia de suministro,
- Bmax es el valor máximo o pico de la densidad de flujo.
Las pérdidas de hierro o del núcleo se pueden minimizar utilizando material de acero al silicio para la construcción del núcleo del transformador.
Pérdida de corrientes de Foucault
Cuando el flujo se vincula con un circuito cerrado, se induce una fem en el circuito y la corriente fluye, el valor de la corriente depende de la cantidad de fem alrededor del circuito y la resistencia del circuito.
Dado que el núcleo está hecho de material conductor, estos campos electromagnéticos hacen circular corrientes dentro del cuerpo del material. Estas corrientes circulantes se llaman corrientes de Foucault. Ocurrirán cuando el conductor experimente un campo magnético cambiante. Como estas corrientes no son responsables de realizar ningún trabajo útil, y producen una pérdida (pérdida I2R) en el material magnético conocida como Pérdida de corrientes de Foucault.
La pérdida por corrientes de Foucault se minimiza al hacer el núcleo con láminas delgadas.
La ecuación de la pérdida por corrientes de Foucault se da como:
Donde,
- Ke – coeficiente de corriente de Foucault. Su valor depende de la naturaleza del material magnético como el volumen y la resistividad del material del núcleo, el espesor de las laminaciones
- Bm – valor máximo de la densidad de flujo en wb/m2
- T – espesor de laminación en metros
- F – frecuencia de inversión del campo magnético en Hz
- V – el volumen de material magnético en m3
Pérdida de cobre o pérdida óhmica
Estas pérdidas ocurren debido a la resistencia óhmica de los devanados del transformador. Si I1 e I2 son la corriente primaria y secundaria. R1 y R2 son la resistencia del devanado primario y secundario, entonces las pérdidas de cobre que ocurren en el devanado primario y secundario serán I12R1 e I22R2 respectivamente.
Por lo tanto, las pérdidas totales de cobre serán
Estas pérdidas variaban de acuerdo a la carga y conocidas por lo que también se conocen como pérdidas variables. Las pérdidas de cobre varían con el cuadrado de la corriente de carga.
Pérdida perdida
La aparición de estas pérdidas por dispersión se debe a la presencia de un campo de fuga. El porcentaje de estas pérdidas es muy pequeño en comparación con las pérdidas de hierro y cobre, por lo que pueden despreciarse.
Pérdida dieléctrica
La pérdida dieléctrica ocurre en el material aislante del transformador que está en el aceite del transformador, o en los aislamientos sólidos. Cuando el aceite se deteriora o el aislamiento sólido se daña, o su calidad disminuye, y por lo tanto, la eficiencia del transformador se ve afectada.
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