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# 10.6: Regulación de Voltaje

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## Fórmula de regulación de voltaje

La medida de qué tan bien un transformador de potencia mantiene la tensión secundaria constante en un rango de corrientes de carga se llama regulación de voltaje del transformador. Se puede calcular a partir de la siguiente fórmula:

“Carga completa” significa el punto en el que el transformador está funcionando a la corriente secundaria máxima permisible. Este punto de operación estará determinado principalmente por el tamaño del cable de bobinado (ampacidad) y el método de enfriamiento del transformador. Tomando como ejemplo nuestra primera simulación de transformador SPICE, comparemos el voltaje de salida con una carga de 1 kΩ frente a una carga de 200 Ω (asumiendo que la carga de 200 Ω será nuestra condición de “carga completa”). Recordemos si quiere que nuestro voltaje primario constante fue de 10.00 voltios CA:

Observe cómo el voltaje de salida disminuye a medida que la carga se vuelve más pesada (más corriente). Ahora tomemos ese mismo circuito transformador y coloquemos una resistencia de carga de magnitud extremadamente alta a través del devanado secundario para simular una condición “sin carga”: (Ver “transformador” lista de especias”)

Entonces, vemos que nuestro voltaje de salida (secundario) abarca un rango de 9.990 voltios a (virtualmente) sin carga y 9.348 voltios en el punto que decidimos llamar “carga completa”. Calculando la regulación de voltaje con estas cifras, obtenemos:

Por cierto, esto se consideraría una regulación bastante pobre (o “suelta”) para un transformador de potencia. Alimentando una carga resistiva simple como esta, un buen transformador de potencia debería exhibir un porcentaje de regulación de menos del 3%. Las cargas inductivas tienden a crear una condición de peor regulación de voltaje, por lo que este análisis con cargas puramente resistivas fue una condición de “mejor caso”.

Hay algunas aplicaciones, sin embargo, donde realmente se desea una mala regulación. Uno de esos casos es en la iluminación de descarga, donde se requiere un transformador elevador para generar inicialmente un alto voltaje (necesario para “encender” las lámparas), entonces se espera que el voltaje caiga una vez que la lámpara comience a extraer corriente. Esto se debe a que los requisitos de voltaje de las lámparas de descarga tienden a ser mucho menores después de que se haya establecido una corriente a través de la trayectoria del arco En este caso, un transformador elevador con mala regulación de voltaje es suficiente muy bien para la tarea de acondicionar la energía a la lámpara.

Ninguna exposición sobre la regulación del transformador podría llamarse completa sin mencionar un dispositivo inusual llamado transformador ferroresonante. La “ferroresonancia” es un fenómeno asociado con el comportamiento de los núcleos de hierro al operar cerca de un punto de saturación magnética (donde el núcleo está tan fuertemente magnetizado que los aumentos adicionales en la corriente del devanado dan como resultado poco o ningún aumento en el flujo magnético).

El transformador ferroresonante proporciona regulación de voltaje de la salida.

Además de bloquear armónicos creados por el núcleo saturado, este circuito resonante también “filtra” frecuencias armónicas generadas por cargas no lineales (conmutación) en el circuito de devanado secundario y cualquier armónico presente en la tensión fuente, proporcionando energía “limpia” a la carga.

Los transformadores ferroresonantes ofrecen varias características útiles en el acondicionamiento de energía de CA: voltaje de salida constante dadas variaciones sustanciales en el voltaje de entrada, filtrado armónico entre la fuente de alimentación y la carga, y la capacidad de “atravesar” breves pérdidas de energía manteniendo una reserva de energía en su resonancia circuito de tanque. Estos transformadores también son altamente tolerantes a cargas excesivas y sobretensiones transitorias (momentáneas). Son tan tolerantes, de hecho, que algunos pueden ser brevemente paralelos con fuentes de alimentación de CA no sincronizadas, permitiendo que una carga se conmute de una fuente de energía a otra de una manera “hacer antes de romper” ¡sin interrupción de la energía en el lado secundario!