ss

1. • Conceptualización de máquinas eléctricas
• Fijas
• Rotativas
• Generalidades del Transformador monofásico
• Concepto
• Principio de funcionamiento.
• Partes y simbología
• Potencia.
• Sección magnética.
• Relación de transformación
• Placa y hoja de datos.
• Designación para los bornes de los arrollamientos
baja y mediana tensión.
• Pruebas de funcionamiento.
• Generalidades del Transformador trifásico
• Elementos constructivos
• Circuito magnético y eléctrico en el primario y
secundario.
• Conexiones más utilizados:
• Delta-Delta
• Delta-Estrella
• Estrella-Estrella
• Estrella-Delta
• Delta abierto
• Delta Zig-Zag
• Estrella-Zig-Zag
• Búsqueda de falla en transformadores monofásicos
y trifásicos
• Normas de seguridad e higiene ocupacional
aplicadas en el mantenimiento.
• Bitácora y reporte de labores en formato IEEE
vigente
Transformador ideal
El transformador ideal. El transformador eléctrico
ideal es un dispositivo que se encarga de
“transformar” el voltaje de corriente alterna (VAC)
que le llega a su entrada, en otro voltaje también en
corriente alterna de diferente amplitud, que entrega
a su salida.
Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se
han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre
conductor. Este conjunto de vueltas se llaman
bobinas y se denominan:
– Bobina primaria o “primario” a aquella que recibe
el voltaje de entrada y
– Bobina secundaria o “secundario” a aquella que
entrega el voltaje transformado.
DESARROLLO DEL PLAN DE PRÁCTICA PEDAGÓGICA CUADERNILLO # 1-2-AUTOMATISMO-2023
TEMA: El transformador
Institución Educativa: COLEGIO TECNICO DE SAN SEBASTIAN Curso lectivo: 2023 Nivel: Undécimo
Nombre del Docente (autor del documento): JUAN ERNESTO ARIAS TENORIO Especialidad: ELECTRONICA INDUSTRIAL
Modalidad: INDUSTRIAL Subárea: Automatismo Industrial Unidad de Estudio: Mantenimiento de Máquinas
Eléctricas
Competencias para el desarrollo humano: Capacidad de negociación Tiempo estimado: Horas/semana:
Campo detallado: 0714 Eje Política Educativa: Educación para el desarrollo sostenible
Resultados de aprendizaje 2. Realizar labores de mantenimiento de los transformadores monofásico y trifásico de baja y
mediana tensión respetando pautas de mantenimiento, seguridad e higiene ocupacional y la
normativa vigente.

2. La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará
circular, por ella, una corriente alterna. Esta
corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de
hierro. Como el bobinado secundario está arrollado
sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético
circulará a través de las espiras de este.
Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras
del “Secundario”, se generará por el alambre del
secundario un voltaje. En este bobinado secundario
habría una corriente si hay una carga conectada (el
secundario conectado por ejemplo a una
resistencia).
La razón de transformación del voltaje entre el
bobinado “Primario” y el “Secundario” depende del
número de vueltas que tenga cada uno. Si el
número de vueltas del secundario es el triple del
primario. En el secundario habrá el triple de voltaje.
La fórmula:
Entonces: Vs = Ns x Vp / Np
Un transformador eléctrico puede ser “elevador o
reductor” dependiendo del número de espiras de
cada bobinado. Si se supone que el transformador
eléctrico es ideal. (la potencia que se le entrega es
igual a la que se obtiene de él, se desprecian las
perdidas por calor y otras), entonces:
Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps.
Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un
dispositivo, se puede averiguar su potencia usando
la siguiente fórmula:
Potencia = voltaje x corriente. P = V x I (en watts)
Aplicando este concepto al transformador eléctrico
y como P(bobinado pri) = P(bobinado sec). Entonces
la única manera de mantener la misma potencia en
los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve,
la corriente se disminuya en la misma proporción y
viceversa, entonces:
Así, para conocer la corriente en el secundario (Is)
cuando tengo:
 Ip (la corriente en el primario),
 Np (espiras en el primario) y
 Ns (espiras en el secundario)
se utiliza siguiente fórmula: Is = Np x Ip / Ns.
Los transformadores son dispositivos
eléctricos que consisten en dos o más
bobinas de cable utilizadas para transferir
energía eléctrica por medio de un campo
magnético cambiante.

3. Una de las razones principales por las que usamos
voltaje y corrientes en nuestros hogares o lugares de
trabajo es porque que los suministros de corriente
alternan pueden generarse fácilmente por diversas
formas de obtención de energía y finalmente dicha
corriente y voltaje se transforman (de ahí el nombre
de transformador) en voltajes mucho más altos y
luego distribuirse en todo el país usando una red
nacional de torres y cables sobre distancias muy
largas.
Tal como se ilustra en la imagen:
La razón para transformar el voltaje a un nivel mucho
más alto es que los voltajes de distribución más altos
implican corrientes más bajas para la misma
potencia y, por lo tanto, menores pérdidas de I2R a
lo largo de la red de cables de la red. Estos voltajes y
corrientes de transmisión de CA más altos se pueden
reducir a un nivel de voltaje mucho más bajo, más
seguro y utilizable donde se puede usar para
suministrar equipos eléctricos en nuestros hogares y
lugares de trabajo, y todo esto es posible gracias al
transformador de voltaje.
¿Qué es un Transformador de voltaje?
El transformador de voltaje puede considerarse
como un componente eléctrico en lugar de un
componente electrónico.
Un transformador básicamente es un dispositivo
eléctrico pasivo electromagnético estático (o
estacionario) muy simple que funciona según el
principio de la ley de inducción de Faraday al
convertir la energía eléctrica de un valor a otro.
El transformador hace esto conectando dos o más
circuitos eléctricos utilizando un circuito magnético
oscilante común que es producido por el propio
transformador. Un transformador opera sobre los
principios de la "inducción electromagnética", en
forma de inducción mutua.
La inducción mutua es el proceso mediante el cual
una bobina de alambre induce magnéticamente una
tensión en otra bobina ubicada cerca de ella.
Entonces podemos decir que los transformadores
funcionan en el "dominio magnético", y los
transformadores obtienen su nombre del hecho de
que "transforman" un voltaje o nivel de corriente en
otro.
Los transformadores son capaces de
aumentar o disminuir el voltaje y los
niveles de corriente de su suministro, sin
modificar su frecuencia, o la cantidad de
energía eléctrica que se transfiere de un
devanado a otro a través del circuito
magnético.

4. Un transformador de voltaje monofásico consiste
básicamente en dos bobinas eléctricas de cable, una
llamada "bobina primaria" y otra llamada "bobina
secundaria". Para este artículo definiremos el lado
"primario" del transformador como el lado que
usualmente toma poder, y el "secundario" como el
lado que usualmente entrega poder. En un
transformador de voltaje monofásico, el primario es
usualmente el lado con el voltaje más alto.
Estas dos bobinas no están en contacto eléctrico
entre sí, sino que se envuelven juntas alrededor de
un circuito cerrado común de hierro magnético
llamado "núcleo". Este núcleo de hierro blando no es
sólido, sino que está formado por laminaciones
individuales conectadas entre sí para ayudar a
reducir las pérdidas del núcleo.
Los dos devanados de bobina están aislados
eléctricamente entre sí, pero están unidos
magnéticamente a través del núcleo común, lo que
permite que la energía eléctrica se transfiera de una
bobina a otra. Cuando una corriente eléctrica pasa a
través del devanado primario, se desarrolla un
campo magnético que induce un voltaje en el
devanado secundario.
Transformador de voltaje monofásico
Veamos la siguiente imagen:
Dicho en otras palabras, para un transformador no
hay una conexión eléctrica directa entre los dos
devanados de bobina, lo que le da el nombre
también de un Transformador de Aislamiento.
Generalmente, el devanado primario de un
transformador está conectado a la fuente de voltaje
de entrada y convierte o transforma la energía
eléctrica en un campo magnético. Mientras que el
trabajo del devanado secundario es convertir este
campo magnético alterno en energía eléctrica
produciendo el voltaje de salida requerido, tal como
se ilustra en la siguiente sección:
Construcción de un trasformador (monofásico)
Dónde:
= Voltaje Primario
= Voltaje Secundario
= Número de devanados primarios
= Número de devanados secundarios
= Enlace de flujo
Observe que los dos devanados de bobina no están
conectados eléctricamente, sino que solo están
conectados magnéticamente. Un transformador
monofásico puede funcionar para aumentar o
disminuir el voltaje aplicado al devanado primario.

5. Cuando se usa un transformador para "aumentar" el
voltaje en su devanado secundario con respecto al
primario, se le llama transformador elevador.
Cuando se usa para "disminuir" la tensión en el
devanado secundario con respecto al primario, se
llama transformador reductor.
Sin embargo, existe una tercera condición en la que
un transformador produce el mismo voltaje en su
secundario que se aplica a su devanado primario. En
otras palabras, su salida es idéntica con respecto al
voltaje, la corriente y la potencia transferida. Este
tipo de transformador se denomina “Transformador
de impedancia” y se utiliza principalmente para la
adaptación de impedancia o el aislamiento de
circuitos eléctricos adyacentes.
La diferencia de voltaje entre los devanados primario
y secundario se logra cambiando el número de
vueltas de la bobina en el devanado primario ( NP)
en comparación con el número de vueltas de la
bobina en el devanado secundario (NS).
Como el transformador es básicamente un
dispositivo lineal, ahora existe una relación entre el
número de vueltas de la bobina primaria dividida por
el número de vueltas de la bobina secundaria. Esta
relación, llamada relación de transformación, más
comúnmente conocida como transformadores de
"relación de giros", (TR).
Este valor de relación de vueltas determina el
funcionamiento del transformador y la tensión
correspondiente disponible en el devanado
secundario.
Los transformadores funcionan perfectamente
respecto a las "relaciones". La relación del primario
al secundario, la relación de la entrada a la salida y la
relación de vueltas de cualquier transformador dado
será la misma que la relación de voltaje. En otras
palabras, para un transformador: “relación de
vueltas = relación de tensión”.
El número real de vueltas de cable en cualquier
devanado generalmente no es importante, solo la
relación de vueltas.
Relación de vueltas en el transformador
Suponiendo un transformador ideal y los ángulos de
fase: ΦP ≡ ΦS
Tenga en cuenta que el orden de los números
Cuando se expresa un transformador de relación de
vueltas el valor es muy importante como la relación
de vueltas 3:1 expresa una tensión relación
transformador y de salida muy diferente de una en
la que se da la relación de vueltas como: 1: 3.
Ejemplo 1. Un transformador de voltaje
tiene 1500 vueltas de cable en su bobina
primaria y 500 vueltas de cable para su
bobina secundaria. ¿Cuál será la relación
de vueltas del transformador?
Solución:
Aplicando la fórmula expuesta arriba, vemos lo
siguiente:

6. Esta relación de 3:1 (3 a 1) simplemente significa que
hay tres devanados primarios por cada devanado
secundario. A medida que la relación se mueve de un
número más grande a la izquierda a un número más
pequeño a la derecha, el voltaje primario por lo tanto
se reduce en valor.
Ejemplo 2. Si se aplican 240 volts RMS al
devanado primario del mismo
transformador anterior, ¿cuál será el
voltaje secundario sin carga resultante?
Solución:
La ecuación la podemos simplificar más aún, para
que no se confunda.
Despejando Vs
Una vez más, Una vez más podríamos confirmar que
se trata de un transformador “reductor” ya que el
voltaje primario es de 240 volts y el voltaje
secundario correspondiente es menor a 80 volts.
Entonces, el propósito principal de un
transformador es transformar los voltajes
en relaciones preestablecidas y podemos
ver que el devanado primario tiene una
cantidad o número de devanados
establecido (bobinas de cable) para
adaptarse al voltaje de entrada. Si la
tensión de salida secundaria debe ser el
mismo valor que la tensión de entrada en
el devanado primario, entonces debe
enrollarse el mismo número de vueltas de
bobina en el núcleo secundario que hay en
el núcleo primario, lo que da una relación
de giros parejos de 1: 1 (1 a 1). En otras
palabras, una bobina enciende la
secundaria y una bobina enciende la
primaria.
Si el voltaje secundario de salida debe ser mayor o
mayor que el voltaje de entrada, (transformador
elevador), entonces debe haber más giros en el
secundario, dando una relación de giros de 1: N (1 a
N), donde N representa el número de la relación de
vueltas. Del mismo modo, si se requiere que el
voltaje secundario sea menor o menor que el
primario, (transformador reductor), entonces el
número de devanados secundarios debe ser menor
para obtener una relación de vueltas de N: 1 (N a 1).
Energía eléctrica en un Transformador
Otro de los parámetros básicos del transformador es
su potencia nominal. La potencia nominal de un
transformador se obtiene simplemente
multiplicando la corriente por el voltaje para obtener
una clasificación en volts-amper , (VA)

7. Los transformadores monofásicos pequeños pueden
clasificarse en volts-ampere solamente, pero los
transformadores de potencia mucho más grandes se
clasifican en unidades de Kilo volt-amper (kVA),
donde 1 kilovolt ampere es igual a 1,000 volts-
ampere y unidades de Mega volts-ampere , ( MVA )
donde 1 mega-volt ampere es igual a 1 millón de
volts-amperes.
En un transformador ideal (aquél transformador que
descarta cualquier pérdida), la potencia disponible
en el devanado secundario será la misma que la del
devanado primario, son dispositivos de potencia
constante y no cambian la potencia solo la relación
de voltaje a corriente. Así, en un transformador ideal
de la potencia promedio es igual a uno (unidad)
como el voltaje, V multiplicada por la corriente, que
se mantendrá constante.
Es decir, la potencia eléctrica a un nivel de voltaje /
corriente en el primario se "transforma" en energía
eléctrica, en la misma frecuencia, al mismo nivel de
voltaje / corriente en el lado secundario. Aunque el
transformador puede aumentar o disminuir la
tensión, no puede aumentar la potencia. Por lo
tanto, cuando un transformador aumenta un voltaje,
reduce la corriente y viceversa, de modo que la
potencia de salida siempre tenga el mismo valor que
la potencia de entrada. Entonces podemos decir que
la potencia primaria es igual a la potencia secundaria.

8. Pérdidas en los Transformadores
El transformador real no es un transformador ideal
ya que tiene pérdidas.
Antes de entrar al estudio del trafo real es
importante entender las pérdidas que tienen.
Al ser el transformador una máquina estática, su
nivel de pérdidas es muy bajo, aun así es importante
contabilizarlas e intentar minimizarlas.
Tenemos 3 tipos de pérdidas:
- Pérdidas por el Flujo Disperso: El flujo no es común
a lo largo del circuito magnético, debido a la
existencia de flujos disperso tanto en el primario y en
el secundario, debidos a las corrientes primarias y
secundarias, respectivamente.
- Pérdidas en el Cobre (Pcu) = Pérdidas por efecto
Joule en las bobinas, es decir por calentamiento de
los cables de los devanados.
Los devanados o bobinas tienen una resistencia que
ocasiona pérdidas, llamadas pérdidas en el Cobre
(Pcu).
Las perdidas en el cobre dependen del régimen de
carga en que funcione el transformador y su valor
será:
Pcu= I1 x R1 + I2 x R2
Donde R1 y R2 es la resistencia del bobinado
primario y secundario
Fíjate a mayor I (carga) mayores serán estas
pérdidas.
Dicho clasificamos las pérdidas en 2 grupos:
– Pérdidas en el Hierro (Pfe) = Pérdidas en el circuito
magnético o pérdidas en el hierro del núcleo.
El núcleo del transformador está formado por un
apilado de chapas magnéticas, que motivarán unas
pérdidas en el hierro.
De este tipo tenemos 2 diferentes, por Foucault y por
Histéresis.
Pérdidas por Corrientes de Foucault: El campo
magnético variable que se crea y que recorrerá las
chapas, al cortar las propias chapas crea unas
corrientes por las chapas llamadas corrientes de
Foucault o parásitas y que produce un calentamiento
en las chapas y por lo tanto pérdidas por efecto joule
(para saber más sobre estas corrientes visita el
enlace anterior).
Para minimizar las perdidas por corrientes de
Foucault el bloque magnético del trafo se hace en
forma de chapas delgadas, en lugar de ser un bloque
entero.
Los transformadores pequeños se hacen de sección
cuadrada (figura a de abajo) pero, a medida que
aumenta la potencia conviene hacer el núcleo del
tipo de sección "cruciforme", lo más parecido a una
circunferencia para minimizar estas pérdidas (figu b).

9. En transformadores mayores, la sección cruciforme,
se ejecuta con adecuados canales de refrigeración
como se observa en la figura c
Pérdidas por Histéresis: La corriente en los
devanados del transformador es alterna, por lo que
se invierte continuamente su polaridad, modificando
con la misma constancia el sentido de dicho campo.
Es en este punto en el que las moléculas del material
que conforman el núcleo tienen que invertir de la
misma forma su sentido de la orientación, esto
requiere energía de la que es tomada de la fuente
que abastece la alimentación y esto representa una
pérdida de potencia, llamada histéresis.
Las perdidas en el hierro son las mismas para
cualquier régimen de carga en el transformador, ya
que se considera que el flujo magnético no varia, y
coinciden con la potencia medida en el ensayo en
vacío del transformador.
Para representar las pérdidas en el cobre, lo
hacemos mediante unas resistencias en serie con las
bobinas (ver esquema de más abajo).
Ensayo del Transformador en Vacío
Mediante este ensayo podemos obtener las pérdidas
en el hierro obtenidas por medida directa con un
vatímetro.
En el ensayo de vacío el bobinado secundario está
abierto y no circulará intensidad por él secundario (I2
= 0).
El primario se conecta a la tensión nominal, siendo la
tensión del secundario la nominal del transformador.
Resulta que en el bobinado secundario las pérdidas
por efecto Joule son cero, ya que no hay corriente
por los cables y no se calientan, y en el bobinado
primario son despreciables, ya que la corriente de
vacío Io es muy baja.

10. La lectura del vatímetro en estas condiciones serán
las pérdidas en el hierro ya que en el secundario no
hay carga y no circula corriente, y en el secundario la
corriente es casi despreciable por lo que las pérdidas
por efecto joule o en el cobre son nulas o cero, solo
hay pérdidas en el hierro Pfe, las pérdidas en las
chapas magnéticas.
Po = Pfe = V1 x Io x cos φo
Ejercicio:
Se somete a un ensayo en vacío a un
transformador monofásico de 5 kVA,
1.000/400 V, 50 Hz, y se obtienen los
siguientes resultados:
voltímetro en el primario (V1 ) = 1.000 V;
voltímetro en el secundario (V2 ) = 400 V;
amperímetro en el primario (A) = 0,5 A, y
vatímetro en el primario (W) = 30 W.
Determinar la relación de transformación, las
pérdidas en el hierro y la corriente de vacío.
Solución: La relación de transformación es:
m = V1/V2 = 1000/400 = 2,5
Las pérdidas en el hierro Pfe = lectura del
vatímetro = 30w
La corriente de vacío Io = lectura del
amperímetro = 0,5A
Ensayo en Cortocircuito del Transformador
Para realizar el ensayo se cortocircuita el secundario,
conectando el primario a tensión.
Se aumentará progresivamente el valor de la tensión
hasta que los amperímetros marquen los
correspondientes valores nominales I1n e I2n.
Cuando el amperímetro A1 indique la intensidad
nominal primaria I1n, el amperímetro A2 indicará la
intensidad nominal secundaria I2n.
En ese instante el voltímetro V1 indicará el valor de
la tensión de cortocircuito del transformador UCC.
Al ser la única carga los conductores del trafo, y
circular por ellos las corrientes nominales, quiere
decir que la potencia que marca el vatímetro son las
pérdidas por efecto joule o Pérdidas en el cobre.
Pcc = Pcu = (R1 x I1n) + (R2 x I2n)
El vatímetro conectado en el ensayo indica con
bastante aproximación el valor de esta potencia, es
decir las pérdidas en el cobre.
Cálculo de Caída de Tensión en un Transformador
Consideremos un transformador alimentado
siempre a la tensión nominal primaria V1.
En vacío, el transformador proporcionará en el
secundario E2 y una tensión nominal en el
secundario V2, que será del mismo valor que E2.
Si ahora en esas condiciones conectamos una carga
en el secundario con determinado factor de potencia
(I2n, cos φ2), al pasar una corriente por la carga la V2
se reduce y ya no es la nominal, ya que se produce
una caída de tensión.

11. u = E2 - V2c o también:
u = V2 - V2c
Siendo V2c la tensión del secundario en carga y V2 la
tensión nominal en el secundario en vacío.
Se denomina caída interna del transformador o de
tensión a: Δ V2 = u = V2 – V2c en valor absoluto.
Es decir, tensión nominal del secundario en vacío
menos la tensión del secundario en carga.
En porcentaje referida a la tensión nominal
secundaria (V2n), que es como se suele expresar,
será:
Δ V2% = ([V2 – V2c] / V2) x 100
También podría ser = ([E2 – V2c] / E2) x 100
Ya que E2 = V2 en vacío.
Este valor también se le denomina coeficiente de
regulación, y es un parámetro importante ya que
será decisivo para poder utilizar transformadores
acoplados en paralelo, al igual que la Vcc.
Coeficiente de Regulación = Caída de tensión
porcentual respecto a la tensión en vacío (E2).
Todas las caídas de tensión serán iguales en
transformadores acoplados en paralelo, ya que
todos deben tener las mismas tensiones en el
primario y en el secundario.
Rendimiento del Transformador
El rendimiento de un transformador se define como
el cociente entre la potencia cedida al exterior por el
bobinado secundario y la potencia absorbida por el
bobinado primario:
Un método para el cálculo del rendimiento es
mediante la conexión de vatímetro en el primario y
en el secundario (método directo).
El cociente de las potencias medidas multiplicado
por 100 nos da como resultado el rendimiento del
trafo en porcentaje.
Teniendo en cuenta las pérdidas explicadas:
rendimiento = [P2 / (P2 + Pfe + Pcu)] x 100
P2 = Potencia activa cedida a la carga
pfe = Pérdidas en el Hierro
Pcu = Pérdidas en el cobre
Los transformadores trifásicos son máquinas pasivas
que pasan la energía eléctrica entre circuitos. En el
circuito secundario, un flujo magnético induce una
fuerza electromotriz (fem), con lo que se elevan o
reducen las tensiones sin alterar la frecuencia. Hay
diferentes tipos de sistemas eléctricos y, por tanto,
los transformadores tienen que funcionar en
sistemas compatibles. Un transformador trifásico
funciona con un sistema eléctrico trifásico de CA
(corriente alterna) para proporcionar a los
consumidores una electricidad estable y segura para
los dispositivos. Dependiendo del sector o de la
aplicación, el tamaño, el diseño, la potencia en
voltios y amperios y la capacidad de carga del
transformador trifásico serán diferentes.

12. ¿Qué es un transformador trifásico?
En algunos transformadores de rectificación de CC,
los transformadores de tensión pueden construirse
para una sola fase o para dos, tres, seis e incluso
combinaciones complejas de hasta 24 fases. Los
procesos de generación, distribución y transmisión
de energía pueden utilizar la trifásica, denotada
como 3φ o trifásica. Un transformador trifásico
funciona con una fuente de alimentación trifásica y
tanto el primario como el secundario tienen tres
juegos de bobinas.
¿Qué es el sistema eléctrico trifásico?
Los sistemas eléctricos trifásicos y monofásicos
utilizan corriente alterna (CA). La corriente alterna
suele ser la forma de onda sinusoidal, pero también
se pueden generar otras formas de onda como la
cuadrada, la triangular y la compleja. Las señales de
corriente alterna tienen tres propiedades
significativas: amplitud, periodo y frecuencia. La
amplitud describe la magnitud de la onda. El periodo
es el tiempo en el que se produce una oscilación
completa, mientras que la frecuencia es el número
de ciclos que aparecen por segundo.
Una oscilación completa de CA tiene un pico y un
valle. Para el ciclo habitual de 360°, estos puntos
están a 90° y 270°. El sistema monofásico tiene un
solo pico y un solo valle dentro de un conductor, y
estos puntos experimentan magnitudes máximas,
pero en direcciones opuestas. los sistemas trifásicos,
en cambio, tienen tres picos y valles en tres
conductores. Las tensiones y las corrientes se
adelantan o retrasan 120° (véase la figura 2).
Importancia de la ley de inducción de Faraday
El funcionamiento de todos los tipos de
transformadores está sujeto a la ley de inducción de
Faraday, que establece que la magnitud de la fem
inducida en un circuito es directamente proporcional
a la tasa de cambio del flujo magnético que atraviesa
el circuito
Por lo tanto, un conductor colocado cerca de un
campo magnético variable -el de un electroimán
alimentado por corriente alterna, por ejemplo-
conducirá una corriente eléctrica. Los circuitos
electromagnéticos de esta naturaleza se denominan
devanados primarios.
A medida que la corriente eléctrica se colapsa y se
genera continuamente a una frecuencia
determinada, el campo magnético se colapsa y se
recrea de forma similar. Este campo magnético
alterno induce una corriente en los conductores
cortados por este flujo; se denominan por ello
devanados secundarios. La frecuencia es la misma en
ambos devanados.
Los diferentes tipos de transformadores trifásicos
Los transformadores trifásicos pueden clasificarse en
función de su construcción. Hay dos tipos de
transformadores trifásicos: el de núcleo con
devanados primarios y secundarios enrollados en un
núcleo y el transformador de carcasa que combina
tres transformadores monofásicos.
Tipo de núcleo
En los transformadores trifásicos de núcleo, el
núcleo tiene tres miembros dentro del mismo plano.
Cada miembro contiene devanados primarios y
secundarios, y estos devanados se reparten
uniformemente entre los tres miembros.

13. No es raro oír hablar de devanados de alta tensión
(AT) y de baja tensión (BT).
Como un devanado de baja tensión es más fácil de
aislar, estos devanados están más cerca del núcleo
que las bobinas de mayor tensión. Los últimos
bobinados envuelven a los primeros, con material
aislante entre ellos. Esta construcción tiene los
devanados unidos magnéticamente entre sí, con un
devanado que utiliza el otro par de extremidades
como vías de retorno de su flujo magnético (véase la
figura 3).
Tipo de concha
El transformador trifásico tipo shell (concha) son tres
transformadores monofásicos separados. Las tres
fases de este transformador tienen sus campos
magnéticos prácticamente independientes, y el
núcleo de este transformador tiene cinco miembros
como se ve en la figura 3.
Los devanados de AT y BT existen alrededor de los
tres miembros principales. Al igual que el dispositivo
trifásico de tipo núcleo, la bobina de baja tensión
está más cerca del núcleo. Los dos miembros más
externos sirven como vías de retorno del flujo.
El flujo magnético se divide en dos a medida que el
campo se acerca al yugo. Es habitual que las
extremidades exteriores y el yugo tengan la mitad
del tamaño de las extremidades principales. Puedes
disminuir la altura del transformador reduciendo el
tamaño del yugo.
Transformadores de carcasa (A) y de núcleo (B)
La constitución del transformador trifásico
Además del núcleo y los devanados, hay otras partes
vitales en un transformador que se comentan a
continuación:
Aislamiento: Esta parte actúa como una barrera que
separa los devanados del núcleo.
Aceite para transformadores: El aceite del
transformador tiene dos funciones principales:
aislamiento y refrigeración. Las propiedades
aislantes del aceite evitan que la electricidad haga
cortocircuito y se produzca un arco eléctrico. Este
aceite actúa como refrigerante transportando el
calor del núcleo y de los bobinados.
Termómetros Los termómetros controlan la
temperatura del aceite.
Sistemas de alivio de presión: Los sistemas de alivio
de presión forman parte del protocolo de seguridad.
Desactivan las situaciones de sobrepresión cuando el
aceite se dispara debido a los cortocircuitos.
Más fresco: El sistema de refrigeración enfría el
refrigerante. Enfría el aceite caliente mediante tubos

14. refrigerados por agua o aire. El refrigerante vuelve al
núcleo y a los bobinados.
Tanque: El depósito protege los devanados y el
núcleo del transformador de las condiciones
externas y contiene el líquido refrigerante.
Conservador de aceite: El conservador de aceite es
un recipiente que se instala por separado del
depósito. Ayuda a mantener el aceite después de
que se haya expandido debido al calentamiento en
los devanados y el núcleo.
Reguladores de tensión: Los reguladores de tensión
modifican la tensión de salida, que tiende a disminuir
en condiciones de carga. Modificando las vueltas de
toma mediante un cambiador de tomas se ajusta la
relación de tensión.
Relé accionado por gas: Los relés accionados por gas
tienen otro nombre: el relé Buchholz. Retiene el gas
liberado que burbujea del tanque del transformador,
y ver este gas libre indica que hay un problema con
el transformador.
Respiradores: Los respiradores sirven para mantener
seco el aceite del transformador. Estos respiradores
eliminan la humedad de las bolsas de aire por encima
del nivel de aceite del conservador.
Configuraciones de transformadores trifásicos
Hay dos conexiones importantes para estas
máquinas trifásicas: las configuraciones en estrella y
en triángulo.
La configuración en estrella también se denomina
conexión en Y. Tiene cuatro terminales, pero tres
bobinas. Los tres devanados forman las tres fases del
circuito, mientras que el cuarto terminal es el que
une los otros tres devanados; es un punto neutro
común.
La conexión en triángulo, también conocida como
conexión en malla, es una interconexión de tres
devanados cuyos extremos están conectados,
creando un bucle cerrado. Tiene tres terminales y
bobinas sin punto neural, utilizando en su lugar
conexiones a tierra. La conexión en triángulo se
configura en sistemas de tramo alto conectando a
tierra el punto medio de una fase, como se ve en la
figura 4.
Conexiones en estrella y en triángulo
Características de tensión y corriente
El uso de sistemas de cableado de transformadores
trifásicos en estrella o en triángulo tiene ventajas y
desventajas. Comprender las corrientes y tensiones
de fase y de línea es primordial para elegir el sistema
adecuado para sus aplicaciones.
Las corrientes y tensiones de fase se miden en un
componente, mientras que los parámetros de línea
se miden en dos terminales. El cuadro 1 muestra las
relaciones entre estas características:

15. Además de las tensiones y las corrientes, una
calculadora de transformadores trifásicos
necesitaría otro parámetro para dimensionar
correctamente el dispositivo: la relación de vueltas
(TR). Como un transformador es una máquina lineal,
las tensiones en los devanados secundarios pueden
determinarse utilizando las tensiones primarias y la
relación de vueltas. Es la relación de las vueltas de los
devanados secundario y primario.
Diagramas de devanados de transformadores
trifásicos
Los devanados primario y secundario de un
transformador trifásico pueden tener
configuraciones diferentes o iguales. Las cuatro
combinaciones principales son:
Configuración estrella-estrella (Y -Y)
Las bobinas primarias y secundarias se enrollan en el
sistema de estrellas. Tiene la gran ventaja de poseer
un terminal neutro en los dos lados del
transformador, lo que permite la conexión a tierra.
La conexión a tierra elimina la distorsión de la forma
de onda. Cuando no está conectado a tierra, el
funcionamiento de este tipo de transformador es
satisfactorio si las tres cargas de las tres fases están
equilibradas. Es principalmente para pequeños
transformadores de alta tensión.
TR = VS / VP = NS / NP = IP / IS
 VS: Tensión secundaria
 VP: Tensión primaria
 IS: Corriente secundaria
 IP: Corriente primaria
Esta conexión reduce el número de vueltas ya que la
tensión de fase es 1/√3 de la tensión de línea.
También se reduce la cantidad de aislamiento
necesaria.
conexión estrella-estrella
Configuración Triángulo-Triángulo (Δ-Δ)
Las bobinas primarias y secundarias están en
triángulo. Este sistema es para grandes
transformadores de BT, y utiliza un número de
vueltas mayor que el tipo Y-Y. Una de las ventajas de
esta conexión es que es compatible con cargas
desequilibradas en las fases. Otra ventaja es que
incluso cuando el transformador está desactivado,
sus cargas trifásicas pueden seguir recibiendo
energía. Suele ser en la configuración triángulo
abierto a capacidades reducidas.

16. En una configuración triángulo-triángulo:
TR = VS / VP = NS / NP = IP / IS
 VS: Tensión secundaria
 VP: Tensión primaria
 IS: Corriente secundaria
 IP: Corriente primaria
configuración triángulo-triángulo
Configuración Estrella-Triángulo (Y-Δ)
En esta configuración, el devanado primario está
conectado en estrella y conectado a tierra en su
terminal neutro. Las vueltas secundarias están
conectadas en el sistema de triángulo. Su principal
campo de aplicación es la reducción de la tensión en
el lado de la subestación de la transmisión eléctrica.
Las tensiones de línea secundaria y primaria tienen
una relación que es 1/√3 veces la relación de
transformación del dispositivo. También hay un
desfase de 30 grados entre las tensiones de la línea
primaria y secundaria.
Configuración en Triángulo Estrella (Δ-Y)
El devanado primario se conecta en el sistema delta
y el secundario en la configuración de estrella con
conexión a tierra. Se utiliza principalmente en los
transformadores elevadores situados en el lugar
donde se origina la línea de transmisión. Las
tensiones de la línea secundaria y primaria tienen
una relación que es √3 veces la relación de
transformación del dispositivo. También hay un
desfase de 30 grados entre las tensiones de línea
primaria y secundaria, como el transformador
Estrella-Triángulo.
Configuración Triángulo-Estrella
Hay otras dos configuraciones además de las cuatro
combinaciones principales. Estos otros son producto
de la alteración de los devanados primarios triángulo
y estrella. Entre ellos se encuentran:
Conexión Triángulo abierta (V-V)
En este sistema hay dos transformadores. La
conexión V-V entra en juego cuando uno de los
transformadores está desactivado, pero el
funcionamiento regular de la carga sigue siendo
necesario. El servicio continuará hasta que necesite
reparaciones o se instale un reemplazo en estos
casos.
Esta configuración puede soportar pequeñas cargas
trifásicas en las que no es necesario instalar un banco
de transformadores trifásico completo. Su capacidad
de carga es del 57,7% de la conexión triángulo-
triángulo completa.
Conexión Scott-T (T-T)
En este sistema de bobinado de transformador
trifásico se utilizan dos transformadores. Uno tiene
derivaciones centrales en los devanados primario y

17. secundario, conocido como transformador principal.
El otro transformador, llamado transformador de
burla, tiene una toma de 0,87. El transformador de
burla funciona al 87% de la tensión nominal.
Se utiliza cuando un sistema trifásico se interconecta
con un sistema bifásico. La alimentación de un horno
eléctrico que funciona con un sistema bifásico es una
aplicación típica de una conexión T-T.
Conexión Triángulo de pata alta
La conexión en triángulo de la pata alta se produce
cuando el lado secundario conectado en triángulo
tiene una toma central; esta toma se conecta a
tierra. Esta configuración produce una alimentación
trifásica (conectada en triángulo) y una alimentación
monofásica.
Tanto los sistemas de distribución comercial como
los residenciales utilizan esta conexión. Los
consumidores pueden recibir 240 V (tensión de
línea) para las máquinas grandes o 120 V (tensión de
fase) para los equipos más pequeños o la iluminación
sin necesidad de un transformador adicional.
Aplicaciones de los transformadores trifásicos
Los transformadores trifásicos son máquinas
versátiles que se utilizan en muchos campos. Algunas
de las aplicaciones más comunes son:
1. Los procesos de generación y
transmisión de energía utilizan
transformadores trifásicos.
2. Los transformadores trifásicos pueden
aumentar/disminuir la tensión en
muchos sectores. Estos
transformadores se utilizan
ampliamente en los sectores de la
minería, la imprenta, la industria textil,
los ascensores, la automatización
industrial y la petroquímica, entre otros.
3. Como el transformador trifásico puede
eximir del ruido y de las interferencias
de los impulsos de alta frecuencia de su
acoplamiento interno, son esenciales a
la hora de fabricar máquinas
herramienta de precisión. Presente en
sistemas de carga industrial de alta
potencia, como accionamientos de
motores y rectificadores, entre otros
equipos.
Preguntas frecuentes
¿Puede un transformador trifásico utilizar una
fuente monofásica para suministrar energía
trifásica?
Es imposible transformar las tensiones monofásicas
de entrada para suministrar energía trifásica a la
salida del transformador. Los convertidores de fase,
o las máquinas de cambio de fase, como los
condensadores y las reactancias, son necesarios para
convertir un sistema monofásico en uno trifásico.
¿Pueden funcionar los transformadores trifásicos a
frecuencias superiores a la nominal?
Es posible utilizar transformadores trifásicos a
frecuencias superiores a la nominal. Pero cuanto
mayor sea la frecuencia más allá del valor nominal,
más reducida será la regulación de la tensión.
¿Qué significa la impedancia cuando se habla de
transformadores trifásicos?
La impedancia es una característica de
oposición/limitación de corriente del transformador,
y suele expresarse en porcentaje. Este parámetro
determina la capacidad de interrupción de un fusible
o un interruptor automático para proteger los
devanados primarios del transformador.

18. CONEXIÓN TRIÁNGULO/TRIÁNGULO.
Para esta clase de transformador trifásico, las tres
fases, tanto del bobinado primario como del
secundario, están conectadas en triángulo (figura
11). Esta conexión se expresa abreviadamente por el
símbolo que aparece junto a la figura.
CONEXIÓN ESTRELLA/ESTRELLA
En esta clase de transformador trifásico, las tres
fases de ambos bobinados están conectadas en
estrella (figura 12). Esta conexión se expresa
abreviadamente por el símbolo que aparece junto a
la figura.
La conexión estrella se utiliza cuando la línea tiene
neutro, el neutro se emplea siempre en baja tensión;
mientras que, en alta tensión, se usa poco, ya que
ahorrar un conductor supone en una línea de alta
tensión un ahorro muy importante, debido a que,
generalmente, las líneas de alta tensión tienen
muchos kilómetros de largo.
CONEXIÓN TRIÁNGULO/ESTRELLA.
En esta clase de transformador trifásico, las tres
fases del bobinado primario están conectadas en
triángulo, mientras que las tres fases del bobinado
secundario lo están en estrella (figura 13). Esta
conexión es expresada abreviadamente por el
símbolo junto a la figura
CONEXIÓN ESTRELLA/TRIÁNGULO
En el transformador estrella/triángulo, las tres fases
del bobinado primario están conectadas en estrella,
mientras que las tres fases del bobinado secundario
lo están en triángulo (figura14). Esta conexión es
expresada abreviadamente por el símbolo que
aparece junto a la figura.

19. CONEXIÓN ESTRELLA/ZIGZAG
Se obtiene una nueva forma de transformador
trifásico conectando las tres fases del bobinado
secundario de una manera especial conocida con el
nombre de zigzag (figura 15). Esta conexión está
representada abreviadamente por el símbolo que
aparece junto a la figura.
Polaridad de los transformadores eléctricos: aditiva
y sustractiva
La polaridad indica los polos positivos o negativos de
los terminales del transformador en un determinado
instante.
Para un transformador monofásico, estos se marcan
con H1, H2 en el primario y X1, X2, X3 en el
secundario. Si es trifásico se marca H1, H2, H3 en el
primario y X1, X2, X3, X0 en el secundario, siendo X0
el neutro.
Existen dos tipos de polaridades que puede tener el
transformador: polaridad aditiva y sustractiva. En la
aditiva H1 y X1 marcan de forma diagonal entre
primario y secundario. En la sustractiva H1 y X1 se
marcan de forma adyacente.

20. Para poder determinar la polaridad de los
transformadores se conecta una fuente en el
primario. Luego un cable puente entre los terminales
adyacentes de primario y secundario. Mientras que
en los terminales adyacentes restantes se conecta
un voltímetro. Se considera polaridad aditiva si el
voltaje registrado es mayor que la fuente, y
sustractivo si es menor.
La importancia de marcar la polaridad, es para poder
conectar los transformadores en paralelo (esto evita
cortocircuitos por flujo contrarios de corriente) o
para poder utilizarlos adecuadamente como
autotransformadores.