Un transformador de potencia se puede llegar a saturar si aumentamos mucho su carga ?

Transcribo tu pregunta por partes. Te estas refiriendo a un Transformador de potencia.

Un transformador se puede satura si incrementamos la carga sobrepasando sus valores nominales, tengo esa duda porque unos me dicen que no y otros me dicen que si.

Esto es verdadero. Por diseño se modeliza el transformador para que hasta la carga nominal permanezca en la zona lineal de la curva de magnetización.

Los que me dicen que no me su argumento es viendo el circuito equivalente del transformador, en donde a medida que aumenta la carga, aumenta la caída de tensión en la resistencia del devanado y la reactancia de dispersión, entonces el voltaje que le llega a la rama de excitación disminuye, entonces disminuiría la corriente de magnetización y por ende el flujo en el núcleo, entonces entre más se aumenta la carga disminuye aún más el flujo en el núcleo por esta misma razón, entonces no se saturaría porque el flujo está disminuyendo.

Esto no es verdad. La corriente de excitación, magnetizante + perdidas es constante y solo depende de la tensión primaria. No varia con la carga del mismo. Fíjate que por Ley de Lenz a una corriente entrante primaria se corresponde una corriente saliente secundaria. Los amper-vuelta primarios N1 FI1 están prácticamente opuestos a los amper-vuelta secundarios, y te vale la relación FASORIAL:

N1 FI1 + N2 FI2 = N1 FI(magnetizante)

Y para las corrientes I1, I2 también te vale sentido opuesto.

Tienes que tener en claro que un aumento de la corriente de carga al secundario I2 implica necesariamente un aumento de la corriente I1 primaria. La carga secundaria se refleja sobre el lado primario, tomando potencia de la red.

¡Gracias!  Por tu respuesta serias amable de leer la respuesta  anterior , esa es la razón por la que deducimos que no se satura el transformador con los incrementos de carga , agradecería comentes que opinas de ese argumento que al parecer coincidimos Pilar y su servidor

Estoy de acuerdo con lo que mencionas que si aumenta la corriente del secundario se refleja este aumento en la corriente del primario por ley de lenz, esencialmente la corriente de excitación que es la suma de dos corrientes la de magnetización y la de pérdidas se mantiene casi constante,  ya que de vacío a plena carga varia un 2 o 3 porciento ya que la caída de tension por la inductancia de dispersión y la resistencia del devanado es despreciable , eso si estoy de acuerdo estimado.

Pero a lo que voy usted puede ver el circuito equivalente del transformador , a medida que aumenta la demanda de corriente en el secundario es decir hay mayor carga la corriente de mi primario también  va a aumentar, analizando el circuito equivalente del transformador podrá observar que a medida que aumenta la corriente del primario por los incrementos de la corriente del secundario , la caída de tension en la resistencia y la reactancia de dispersión  del devanado primario son mayores ya que aumentó la corriente del primario, entonces el voltaje que le llega a la rama de excitación seria el voltaje de la fuente menos esta caída de tension , que con cada incremento de la carga seria menor el voltaje que le llega a la rama de excitación, la rama de excitación está formada por la Rc resistencia de pérdidas y la Xm reactancia de magnetización están en paralelo , entonces con cada incremento de carga le llega menos voltaje a la rama , al llegarle menos voltaje disminuiría la corriente que pasa por la reactancia de magnetización es decir disminuiría la corriente de magnetización y por ende el flujo en el nucleo ,  de vacío a plena carga esta disminución es despreciable , pero a que voy con esto , que a medida que aumenta más y más la carga imaginandonos sobrepasaramos los valores nominales de corriente, el voltaje que le llegaría a la rama de excitación seria menor y el flujo en el nucleo también disminuiría,  es decir con los incrementos de la demanda de corriente (aumento de carga) el flujo en el nucleo va disminuyendo , esta disminución de vacío a plena carga es despreciable se dice que es el mismo flujo , pero si se pudiera ser apreciable , el flujo disminuirá con cada incremento de carga , y como sabe para saturar un núcleo el flujo debe aumentar , no disminuir como sucede con cada incremento de carga , el flujo  en el nucleo va disminuyendo con cada incremento de carga , es decir la carga no lo satura, ese es mi opinión espero su opinion ...

Gracias de antemano

Te lo aclara muy bien el Ing. Botijo Antiguo, cuando expresa:

El transformador normal que no se saturara por exceso de carga secundaria, siguiendo el proceso que le han contado, sería un transformador muy malo, con muchas pérdidas por calor y muy baja regulación. Un engendro.

Evidentemente, El tema es que Los electrónicos consideran que " más carga" representa mayor impedancia de carga.

Los Electromecánicos relacionamos carga con potencia. Más carga sobre un transformador de potencia significa mayor potencia de salida o sea consecuentemente menor impedancia sobre el secundario. Esto es normativa internacional.

Claro yo lo manejé así, mayor carga es mayor demanda de potencia, es decir menor impedancia, acabo de hacer un comentario no se si este de acuerdo, por favor leerlo ya estoy confundido ...

Como antes, transcribo tu comentario y te voy diciendo:

Pero a lo que voy usted puede ver el circuito equivalente del transformador, a medida que aumenta la demanda de corriente en el secundario es decir hay mayor carga la corriente de mi primario también va a aumentar, analizando el circuito equivalente del transformador podrá observar que a medida que aumenta la corriente del primario por los incrementos de la corriente del secundario, la caída de tensión en la resistencia y la reactancia de dispersión del devanado primario son mayores ya que aumentó la corriente del primario, entonces el voltaje que le llega a la rama de excitación seria el voltaje de la fuente menos esta caída de tensión, que con cada incremento de la carga seria menor el voltaje que le llega a la rama de excitación, la rama de excitación está formada por la Rc resistencia de pérdidas y la Xm reactancia de magnetización están en paralelo, entonces con cada incremento de carga le llega menos voltaje a la rama, al llegarle menos voltaje disminuiría la corriente que pasa por la reactancia de magnetización es decir disminuiría la corriente de magnetización y por ende el flujo en el núcleo, de vacío a plena carga esta disminución es despreciable, pero a que voy con esto, que a medida que aumenta más y más la carga imaginándonos sobrepasáramos los valores nominales de corriente, el voltaje que le llegaría a la rama de excitación seria menor

Pero la impedancia de la rama ( paralela) de excitación, para los transformadores de potencia construidos bajo norma, es mucho mayor que las propias de los arrollamientos, por lo cual se considera que la tensión que llega a tal rama de excitación es la primaria, cualquiera sea la solicitación al secundario. Por eso se trabaja sobre el llamado circuito equivalente aproximado que te traslada la rama de excitación inmediatamente sobre la tensión de red. O sea a la extrema izquierda, en lugar de la intentar central. Esto es suficientemente aproximado y se toma como norma de diseño. Calculo y ensayo.

Seguís escribiendo:

Y el flujo en el núcleo también disminuiría, es decir con los incrementos de la demanda de corriente (aumento de carga) el flujo en el núcleo va disminuyendo, esta disminución de vacío a plena carga es despreciable se dice que es el mismo flujo, pero si se pudiera ser apreciable, el flujo disminuirá con cada incremento de carga, y como sabe para saturar un núcleo el flujo debe aumentar, no disminuir como sucede con cada incremento de carga, el flujo en el núcleo va disminuyendo con cada incremento de carga, es decir la carga no lo satura, ese es mi opinión espero su opinión ...

Si se trata de un buen transformador de potencia, Con la mayor solicitud al secundario, los ampér-vuelta también aumentan y seguramente llevaran a la saturación del núcleo. Igualmente, los calibres de los arrollamientos no permitirian alcanzar esas corrientes de saturacion. Esto lo manejas con las protecciones. Si el flujo disminuyera rápidamente como decís, se trataría de un transformador muy malo, totalmente fuera de Norma.

Es correcto, lo que usted menciona ing. Que la rama se mueve a la izquierda porque se considera que el voltaje aplicado a ella no cambia ya que la resistencia y reactancia de dispersión son muy pequeñas en el primario trabajando de vacío a plena carga, pero siendo muy estrictos, dejando lo que es el transformador equivalente con la rama en medio, la. Corriente de magnetización si disminuye de vacío a plena carga un 2 a 3 por ciento, debido a la caída de tensión de la resistencia y la reactancia de dispersión y con esto el flujo reduce en ese mismo porcentaje, estamos de acuerdo, esto es ya siendo muy estrictos dejando el circuito tal cual es, yo se que un transformador debe trabajar tal cual como lo dijo usted y debe ser diseñado de la forma que dijo usted para que de vacío a plena carga el voltaje de salida no varíe casi nada, pero siendo estrictos y dejando el transformador tal cual con el circuito equivalente en donde la rama de excitación está en medio, si hay una pequeña caída de tensión y una pequeña disminución de la corriente de magnetización de vacío a plena carga, vuelvo a repetir ing y espero no sonar terco, pero asumiendo que los conductores lo permitieran y el transformador lo permitiera, si pudiéramos seguir aumentando la corriente del transformador más arriba de la corriente nominal y dejando el circuito con la rama de excitación en medio, el voltaje que le llegaría a la rama de excitación disminuiría por la caída de tensión de la resistencia del devanado y la reactancia de dispersión y por ende la corriente de magnetización también disminuiría y con esto también el flujo en el núcleo disminuiría, entonces respetando el circuito equivalente con la rama de excitación en medio, a medida que aumenta la carga la corriente de magnetización disminuye, y por tanto también el flujo en el núcleo, que de vacío a plena carga prácticamente este cambio no se nota por eso se deja constante, pero después de carga nominal, esta caída de tensión se iría haciendo más notoria a medida que se va sobrepasando más y más la corriente nominal y el voltaje que le llegaría a la rama de excitación seria menor, por ende seniria reduciendo más y más la corriente de magnetización y por ende el flujo en el núcleo que depende de esta corriente, entonces respetando el circuito equivalente con la rama de excitación en medio se puede ver esto que le comento que a medida que aumenta la carga disminuye el flujo en el núcleo, esto de vacío a valores nominales es despreciable, pero esta disminución de la corriente de magnetización y por ende la del flujo en el núcleo se haría más apreciable a medida que la corriente del transformador va superando más y más la corriente nominal, entonces respetando el circuito del transformador con la rama de excitación en medio y imaginándonos que el transformador fuera capaz de sobrepasar su corriente nominal, el flujo en el núcleo iría disminuyendo con cada incremento de carga, es decir el transformador no se saturaría a medida que va incrementando la carga pues ya que el flujo en el núcleo disminuye a medida que la carga aumenta, y para saturar un núcleo el flujo debe aumentar no disminuir, ¿es correcto?

Jose Alejandro, el objetivo del Foro no es polemizar. Cada uno vuelca aquí sus conocimientos y experiencias. Lo que dices seria en un caso muy idealizado y saliendonos de las condiciones normales ( y normalizadas) de diseño de un transformador. Efectivamente calculandolo en esas condiciones y con un transformador muy malo, los A-vuelta magnetizantes irían disminuyendo y la zona de trabajo se reduciría sensiblemente haciéndose no lineal.

En los reactores e inductancias siempre se busca que trabajen en la zona lineal. Hace bastante tiempo, se utilizaba un bobinado extra - del mismo núcleo - alimentado con corriente continua para correr este punto de trabajo. Ajustando la intensidad de c.c. se lograba esto a costa de distorsionar la forma de onda senoidal original.- Sdos..

¡Gracias! Por su amable tiempo y respuesta ing.

En efecto todo lo que comento usted es totalmente correcto.

Un transformador se diseña a que trabaje en la zona lineal de la curva de magnetización de su núcleo, desde vacío hasta la corriente nominal, es por ello que se obtiene un circuito equivalente, en donde la rama de excitación está en medio, la cual está conformada por una resistencia Rn de pérdidas y una reactancia Xm que es la que produce mi corriente de magnetización y es la que establece el flujo en el núcleo estos elementos se puede encontrar con la prueba de vacío, y la resistencia del devanado y la reactancia de dispersión con la prueba de corto circuito, este circuito equivalente que se obtiene de esta manera es funcional de vacío hasta corriente nominal.

Por otro lado sabemos que la fmm1 del primario (N1 por I1 ) y la fuerza fmm2 del secundario (N2 por I2) son opuestas por lo que la fmm resultante en el núcleo es la resta de estas dos Fmm1 - Fmm2 en donde la FmmResultante será igual a N1 por Im (corriente de magnetización Im vista desde el primario) o N2 por Im2 ( la misma corriente pero referida al lado secundario), esta Fmmresultante se mantiene prácticamente casi contante desde vacío hasta corriente nominal, ya que la caída de tensión de la impedancia primaria que es la suma de la Resistencia del devanado más la reactancia de dispersión es muy pequeña siendo esta despreciable, siendo la tensión primaria la que le llega prácticamente a la rama de excitación ya que la caída de tensión como mencione es despreciable.

Entonces de vacío a corriente nominal la fmm resultante es prácticamente constante y por ende la corriente de magnetización también casi es constante y en teoría solo estarían dependiendo de la tensión aplicada al primario, esto es cuando el transformador está funcionando en la zona de linealidad es decir de vacío a carga nominal, así es como se comporta.

De aquí se determina el circuito equivalente del transformador el cual se utiliza para dar una explicación de su comportamiento desde vacío a corriente nominal, en dicho circuito equivalente tenemos la tensión primaria aplicada, la impedancia Z1 primaria, la rama de excitación en medio, la impedancia z2 secundario y el voltaje de salida, este circuito explica el comportamiento del transformador cuando se encuentra en la zona de linealidad es decir no esta saturado, en dicho circuito manteniendo la rama de excitación en medio se puede observar, que al ir aumentado la corriente desde vacío 0 amperes hasta la corriente nominal, a medida que va aumentado la corriente, la caída de tensión de Z1 va aumentado que al ser la impedancia muy pequeña es prácticamente despreciable pero aún así siendo muy estrictos y como lo quiere explicar el chapman y varios artículos que he leído, si es verdad que la caída de tensión es pequeña, estamos hablando de que esta caída provoca una disminución del 2 al 3 por ciento del voltaje inducido en el primario y por ende una disminución de la corriente de magnetización del 2 al 3 por ciento también y por ende también el flujo se reduce en ese porcentaje, casi nada, por ello que se maneja constante todos estos parámetros, pero siendo estrictos ese es su funcionamiento en la zona de linealidad, así se comporta el transformador en la zona lineal de la curva, con ese decremento del 2 y 3 por ciento en esos valores, prácticamente nada, por eso se puede considerar constante y en ocasiones se suele mover la rama de excitación como mencionaste y así con esto asumir que la corriente de magnetización es constante, al igual que el flujo y el voltaje inducido y/o incluso omitirla, esto se puede hacer condiciones de funcionamiento normal o nominal, sin causar un gran error. Como otro punto de análisis es que también los elementos de la rama de excitación Rc y Xm se puede representar y se manejan constantes cuando el transformador opera en la zona lineal de la curva de magnetización, un caso análogo es cuando un inductor no está saturado, su inductancia y reactancia se toman como constante.

Una vez sobrepasando la corriente nominal la fmm1 y la fmm2 aumentarán y como el transformador se diseña a que opere en la zona lineal de la curva de magnetización hasta la corriente nominal, el transformador se empieza a saturar, por lo tanto el circuito equivalente ya no es aplicable ya que dicho circuito solo es aplicable en la zona de linealidad de mi transformador.

Espero haber sido ya muy explícito y no se si este de acuerdo con mi planteamiento...

Saludos y gracias!

Tal vez hayas visto entre las características del transformador que tienen especificación de frecuencia.

Esto quiere decir que si llevas la frecuencia de trabajo por encima de ese valor, el transformador disminuirá su eficiencia debido a que el flujo en el núcleo no es capaz de seguir los cambios en el flujo de la corriente.

La tensión y corriente en el secundario depende de la intensidad de flujo magnético. Si el flujo disminuye, la inducción disminuye. El flujo magnético depende de la corriente en el primario, y la corriente en el primario depende de la corriente demandada en el secundario.

Aumentar el valor la carga implica disminuir la corriente, por lo que entre más alta sea la carga menos posibilidad hay de saturar el núcleo.

Por el contrario, si disminuye la resistencia de carga, aumenta la corriente y por ende la posibilidad de saturación del núcleo.

Nota: al decir aumento o disminución de la carga me refiero al aumento o disminución de la impedancia en la carga, esto es: a que haya más ohms para un aumento o menos ohms para una disminución.

Hola estimado Pilar,  agradezco tu respuesta.

Esto que mencionas:

"La tensión y corriente en el secundario depende de la intensidad de flujo magnético. Si el flujo disminuye, la inducción disminuye. El flujo magnético depende de la corriente en el primario, y la corriente en el primario depende de la corriente demandada en el secundario" 

Estoy de acuerdo la corriente del primario dependende de la corriente del secundario , ya que a mayor carga ( corriente) en el secundario , aumenta la corriente del primario. 

Cuando haces mención con esto:

"Aumentar el valor la carga implica disminuir la corriente, por lo que entre más alta sea la carga menos posibilidad hay de saturar el núcleo."

Quiero entender que cuando hablas de aumentar la carga y que va a disminuir la corriente , te refieres a la corriente de magnetización,  que es la que va a producir el flujo , porque en si la corriente total del primario es la suma de esta corriente más la corriente de la carga , entonces al aumentar la carga del transformador va a aumentar la corriente total de mi transformador , pero la de magnetización va a disminuir , ya que si nos vamos al circuito del transformador , habría mayor caída de tension en la resistencia del devanado y la reactancia de debido a que aumento la corriente total , y por ende el voltaje que le llegaría a la rama de excitación seria menor , entonces disminuiría la corriente de magnetización y el flujo en el nucleo disminuiría,  entonces cada vez que se incrementa más y mas la carga el flujo en el nucleo va disminuyendo por esta misma razón,  entonces con los aumentos de carga no se puede saturar el transformador ya que para que su núcleo se sature el flujo  en el núcleo debe aumentar, no disminuir como es el caso cuando vas aumentando la carga.

Y al disminuir la carga (corriente) del secundario  , disminuirá la corriente total del primario ,como disminuira las caídas de tensión en la resistencia y la resctanciabde dispersión  el voltaje que le llega a la rama de excitación es mayor , entonces aumenta la corriente de magnetización y por ende el flujo en el nucleo.

Esto que tu comentas;

"por lo que entre más alta sea la carga menos posibilidad hay de saturar el núcleo."

Para mi también es lo correcto , ya que en base a lo que te comente anteriormente, a medida que el secundario demanda más carga , demanda más corriente , la corriente de magnetización disminuye(la razón la comente anteriormente)  y por ende el flujo en el nucleo  disminuye , entonces sí, entre más y más carga mi transformador tiene menos posibilidad de saturarse con cada incremento de carga.

Pero unos dicen que no! Que a mayor carga el transformador se satura , es lo que me confunde amigo que opinas?

Las opiniones están sobre la mesa.

Pero esto es como en la religión, si alguien te dice que Dios dijo esto o dijo aquello, te vas a la Biblia y confirmas lo que te han dicho.

Bueno pues en este caso, vete a las fórmulas, que es el origen de la teoría de funcionamiento, todo el mundo piensa que sabe sólo por intuición, pero la física del electromagnetismo es la ley en estos casos.

Aprovecha al Ing Alberto Buscapolos. El sabe mucho de física y electromagnetismo, aquí mismo en este chat te ha pasado unas fórmulas básicas que te ayudarán a salir de toda duda.