26.4 : Transformadores con relaciones de vueltas fuera del valor nominal

En escenarios que involucran transformadores en paralelo con valores nominales dispares, el desarrollo de modelos por unidad requiere acomodar relaciones de vueltas fuera de lo nominal. Esta situación surge cuando los voltajes de base seleccionados no son proporcionales a los valores nominales de voltaje del transformador. Considere un transformador donde los voltajes nominales están relacionados por el término a. Si las bases de voltaje elegidas satisfacen una relación que involucra el término b, el término c se define como la relación de estas bases. Esta relación luego se sustituye en la relación de voltaje nominal.

Para abordar relaciones de vueltas fuera de lo nominal, la relación se representa mediante dos transformadores en serie:

1. Modelo estándar por unidad: este modelo incluye todas las pérdidas asociadas y representa los aspectos prácticos del transformador.
2. Transformador ideal: Este modelo simplifica la representación de la relación de voltaje sin considerar pérdidas.

En este modelo combinado, las ramas de excitación en derivación suelen omitirse para simplificar el análisis. Sin embargo, si bien este enfoque es válido en teoría, puede no ser adecuado para programas informáticos que no admitan la representación de devanados de transformadores ideales.

Un método de modelado alternativo implica el uso de ecuaciones nodales para proporcionar parámetros de admitancia. Este enfoque es ventajoso para representar transformadores con relaciones de espiras fuera de lo nominal en programas informáticos. Las ecuaciones nodales ofrecen un medio sencillo para incorporar los parámetros de admitancia, lo que hace que el modelo sea compatible con la mayoría del software de simulación.

En los casos en los que el término c es un número real, el transformador se puede modelar utilizando una red de circuitos pi. La red pi proporciona una representación práctica y precisa del comportamiento del transformador, en particular cuando se trabaja con relaciones de espiras fuera de lo nominal. Este modelo captura de manera eficaz las características de impedancia y es compatible con la mayoría de las herramientas computacionales.

En conclusión, si bien los modelos tradicionales por unidad son eficaces para simplificar el análisis de transformadores, enfrentan limitaciones cuando se trata de relaciones de vueltas no nominales y bases de voltaje variables. Al emplear ecuaciones nodales y redes de circuitos pi, los ingenieros pueden desarrollar modelos más versátiles y precisos que sean adecuados para el análisis basado en computadora. Estos enfoques garantizan que los transformadores con diferentes clasificaciones y bases de voltaje no estándar se puedan representar y analizar con precisión dentro de sistemas eléctricos complejos.