TRANSFORMADORES EN GENERAL

1. República bolivariana de Venezuela
Ministerio Para el Poder Popular y la Educación
Universitaria
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Barcelona Edo, Anzoátegui
PROFESOR:
CARLOS HERNANDEZ.
BACHILLER:
MANUEL GUEVARA
CI:18.174.980

2. TRANSFORMADORES
El transformador es un dispositivo que permite modificar potencia eléctrica de
corriente alterna con un determinado valor de tensión y corriente en otra
potencia de casi el mismo valor pero, generalmente con distintos valores de
tensión y corriente.
Es una maquina estática de bajas perdidas y tiene un uso muy extendido en los
sistemas eléctricos de transmisión y distribución de energía eléctrica.

3. TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
Básicamente está formado por un núcleo compuesto de láminas de hierro y
dos bobinados, a los cuales denominaremos primario y secundario. El
bobinado primario con “N1” espiras es aquel por el cual ingresa la energía y
el secundario con “N2” espiras es aquel por el cual se suministra dicha
energía.
Un transformador puede diseñarse para subir o bajar las tensiones. Los
transformadores por lo general tienen una larga vida útil si trabajan en
condiciones normales.
También es un componente electrónico, que transmite energía eléctrica de
un circuito a otro sin modificar su frecuencia.
Termina su aplicación a través de la inducción electromagnética.
Básicamente, se compone de alambre inductivo y un centro de acero
cubierto que ayudan a la transferencia de energía eléctrica.
Los fabricantes de transformadores ofrecen una variedad diferente, con el
fin de cumplir con los requisitos solicitados.

4. TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

5. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
Los transformadores trifásicos son muy importantes ya que están presentes
en muchas partes del sistema eléctrico. Este tipo de transformadores se
ocupa de la elevación y reducción de la tensión en diversas partes del
sistema eléctrico: En generación cerca de los generadores para elevar la
insuficiente tensión de estos, así como también en las líneas de
transmisión y, por último, en distribución en donde se distribuye la energía
eléctrica a voltajes menores hacia casas, comercios e industrias. Todos los
transformadores desde el generador hasta la entrada a nuestros hogares o
industrias son transformadores trifásicos.
Un transformador trifásico consta de tres fases desplazadas en 120 grados
eléctricos, en sistemas equilibrados tienen igual magnitud. Una fase consiste
en un polo positivo y negativo por el que circula una corriente alterna.

6. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
Se pueden hacer transformadores trifásicos de tres formas distintas:
• Conectando tres transformadores monofásicos
• Núcleo tipo acorazado
• Transformador tipo núcleo.

7. GENERALIDADES
Si bien la estructura básica de los transformadores eléctricos es esencialmente la
misma en todos los ámbitos, las especificaciones exactas son muy variadas.
Los núcleos de los transformadores vienen en una variedad de formas y
materiales (sólidos, de aire, de acero, toroidales, etc.) y pueden variar
considerablemente de tamaño. El tamaño del transformador afecta en gran
medida el grado de eficiencia. La energía se disipa en los núcleos, devanados y
las estructuras circundantes, lo que hace que la eficiencia de un transformador
nunca sea del 100%. En general, cuanto mayor es el transformador, mayor será
su eficiencia. En el proceso de transferencia de energía, los transformadores
pequeños tienden a perder más potencia que los más grandes.
Todos los transformadores deben incluir la circulación de un refrigerante para
eliminar el calor residual producido por las pérdidas. Los pequeños
transformadores de hasta unos pocos kilovatios de tamaño por lo general se
enfrían adecuadamente por la circulación del aire. Los transformadores más
grandes de tipo “seco” pueden tener ventiladores de enfriamiento. Algunos
transformadores secos están confinados en tanques presurizados y son enfriados
por nitrógeno u otros gases.

8. El material conductor del transformador se debe proteger para garantizar que la
corriente se transporte alrededor del núcleo y no a través de un cortocircuito
entre las vueltas del devanado. En los transformadores de potencia, la diferencia
de voltaje entre partes del devanado primario y secundario puede ser bastante
grande, por lo tanto entre las capas de los devanados se inserta
un aislamiento para evitar la formación de arco y el transformador también se
puede ser sumergir en aceite para proporcionar un aislamiento adicional
GENERALIDADES

9. PRINCIPIO DEL TRANSFORMADOR
El transformador se basa en el principio de que la energía se puede transformar
eficazmente por inducción electromagnética, desde un bobinado a otro por
medio de un flujo magnético variable, siempre y cuando ambos devanados
estén en el mismo circuito magnético, el circuito magnético es el núcleo de
laminas de acero. En un transformador el núcleo esta formado por chapas
rectangulares de acero laminado, mas generalmente acero con un porcentaje
de silicio, unidas entre si por grapas o pasadores.
Cuando el bobinado primario se energiza con corriente alterna, aparece en este
bobinado una corriente L1 que varia senosoidalmente con el tiempo. Puesto que
el arrollamiento primario envuelve al núcleo de acero laminado,
su fuerza magneto motriz produce en el núcleo un flujo Ø que varia también
senosoidalmente con el tiempo.

10. TIPOS DE TRANSFORMADORES
• Según el servicio:
De potencia y distribución ( V y f constantes)
De comunicaciones (V y f variables)
De medida y protección
• Según el circuito magnético:
De columnas
Acorazados
• Según la refrigeración:
Transformadores en seco
Transformadores en baño de aceite
Transformadores con refrigeración natural
Transformadores con refrigeración forzada
• Según el sistema de tensiones:
Monofásicos
Trifásicos
Etc.

11. COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR
• Núcleo
El núcleo de un transformador es la zona por la que circula el campo magnético
entre los devanados primario y secundario. Dependiendo de la finalidad del
transformador, puede tener varias formas y estar constituido por diferentes
materiales.
• Bobinas
Las bobinas son generalmente de cobre enrollado en el núcleo. Según el número
de espiras (vueltas) alrededor de una pierna inducirá un voltaje mayor. Se juega
entonces con el número de vueltas en el primario versus las del secundario. En un
transformador trifásico el número de vueltas del primario y secundario debería ser
igual para todas las fases.

12. COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR
• Aislamiento
Debido a que las diferentes partes eléctricas de un transformador se
encuentran a distintas tensiones, es necesario aislarlas entre sí para evitar la
aparición de arcos eléctrico y consecuente degradación de los componentes.
Existen varios tipos de aislamiento en un mismo transformador.
 Aislamiento entre arrollamiento y núcleo - En transformadores de alta tensión
suele ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral.
 Aislamiento entre distintos arrollamientos - En transformadores de alta tensión
suele ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral.
 Aislamiento entre espiras no consecutivas de un mismo arrollamiento - Dos
espiras diferentes de un transformador tienen distintos niveles de tensión y
deben ser aisladas. En transformadores de alta tensión puede ser una lámina de
papel impregnada en aceite mineral o una capa de laca sobre el cobre.
 Aislamiento entre espiras consecutivas de un mismo arrollamiento - Incluso dos
espiras consecutivas tienen distintos niveles de tensión y deben ser aisladas
entre sí. Una fina capa de laca sobre el cobre suele hacer esta función.

13. CLASIFICACIÓN SEGÚN SUS APLICACIONES
• Transformador elevador/reductor de tensión
Son empleados por empresas de generación eléctrica en las subestaciones de
la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas
por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene
transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la
necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de
utilización.
• Transformadores variables
También llamados "Variacs", toman una línea de tensión fija (en la entrada) y
proveen de tensión de salida variable ajustable.
• Transformador de aislamiento
Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera
que consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1
entre las tensiones del primario y secundario

14. CLASIFICACIÓN SEGÚN SUS APLICACIONES
• Transformador de alimentación
Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones
necesarias para el funcionamiento del equipo
• Transformador de pulsos
Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida
(baja autoinducción) destinado a funcionar en régimen de pulsos. Su principal
aplicación es transferir impulsos de mando sobre elementos de control de potencia
como SCR, triacs, etc.
• Transformador Flyback
Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores
con TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas
de deflexión horizontal. Suelen ser pequeños y económicos.

15. CLASIFICACIÓN SEGÚN SUS APLICACIONES
• Transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en
inglés)
es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos
lineales.
• Transformador con diodo dividido
Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para
proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo.
• Transformador de impedancia
Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y línea de
transmisión (tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en
los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la
baja de los altavoces.
• Transformador electrónico
Está compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente
eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir
drásticamente su tamaño

16. ENSAYO DE VACÍO
El mismo consiste en alimentar el primario del transformador, con la tensión
nominal y dejando el secundario a circuito abierto, en esta situación el flujo
magnético en el núcleo es el nominal y por lo tanto las perdidas en el mismo son
las nominales.
Además al circular la corriente por el primario, en el mismo vamos a tener
perdidas en el cobre, aunque estas se pueden despreciar frente a las del hierro,
debido a que la corriente de vacío es del orden del 5 % de la corriente nominal
(o de plena carga), y como las perdidas en el cobre son proporcionales al
cuadrado de la corriente, en este caso, siendo la corriente 20 veces mas chica,
las perdidas en el cobre serán 400 veces menores que las nominales.

17. ENSAYO DE CORTOCIRCUITO
Consiste en cortocircuitar el secundario del transformador y alimentar el
primario mediante una tensión reducida, cuyo valor es tal que la corriente que
circule sea la nominal del
transformador.
Debido a que el valor de la tensión que se debe aplicar es del orden del 5 %
de la tensión nominal, en la rama de excitación tendremos una corriente, que
será unas veinte veces menor que la corriente de vacío con la tensión
nominal.
Como a su vez la corriente de vacío a plena tensión es del orden del 5% de la
corriente nominal, la corriente en este ensayo será de aproximadamente 400
veces mas pequeña que la nominal, con lo cual podemos despreciar la misma
y retirar del circuito equivalente la rama en paralelo.

18. AUTOTRANSFORMADORES
Es un transformador de características especiales. En efecto, puede ser
concebido como un transformador con un solo bobinado con sus dos bornes
accesibles y con un tercer borne accesible que conecta a una toma intermedia del
bobinado y el cuarto borne común a alguno de los dos primeros o, lo que sería
equivalente, dos bobinados conectados de tal manera que tienen dos de sus
cuatro bornes accesibles conectados en común.
La principal ventaja de este tipo de transformadores radica en que se puede
disminuir el tamaño y los materiales utilizados respecto al transformador clásico
para igual potencia nominal implicando una disminución sustancial en los costos
del equipo, aunque con algunas desventajas que deben ser tenidas en cuenta al
momento de seleccionar la aplicación de esta máquina.

19. EJERCICIOS DE TRANSFORMADORES

20. PROBLEMA #1 DE TRANSFORMADOR

21. PROBLEMA #2 DE TRANSFORMADOR