Trafos

1. UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO
FACULTAD NAL.INGENIERIA
CARRERA ING.MECANICA
ELECTROMECANICA MECAATRONICA
TRANSFORMADORES
MEC - 3342

2. MAQUINAS ELECTRICA DE INDUCCION

3. IDENTIFICACION DE LA MATERIA
Asignatura: :
Código : :
Carga Horaria: :
Carrera : :
Facultad: :
MEC - 3342
6 Hrs / Sem.
Nacional de Ingeniería
Instalaciones Electromecánica
Ing. Mecánica-Electromecánica
2.- Contenido
1. Generalidades ; Historia; Aspectos constructivos
2. Principio de funcionamiento ; Corriente en vacío
3. El transformador en Carga – Balance de potencias
4. Cálculo y construcción de pequeños transformadores
5. Rendimiento del transformador
6. Mantenimiento; Conexiones en transformadores;
7.Ejercicios resolver
3.- Objetivo. Conocer la estructura de un transformador. Comprender el
funcionamiento y utilidad de los transformadores y analizar la función de un
transformador reductor y elevador. Deducir y analizar la relación de transformación
de estos dispositivos de protección
TRANSFORMADORES

4. Introducción a las máquinas eléctricas
 1820 Hans Oersted descubrió
que una corriente genera un
campo magnético
 1831 Michael Faraday
descubrió que un campo
magnético variable produce
una fuerza electromotriz
inducida.
Sobre estos dos
pilares se edifica
toda la teoría de
las maquinas
eléctricas
TRANSFORMADOR
Es un aparato estático de inducción,
destinado a transformar un sistema
primario de corriente alterna en otro
secundario de tensión e intensidad
generalmente diferente

5. El primer TRANSFORMADOR ELECTRICO fue construido por
Michael Faraday en 1831 cuando se disponía a llevar a cabo los
experimentos en los que posteriormente descubriría la inducción
electromagnética.
La invención del transformador, data del año de 1884 para ser aplicado
en los sistemas de transmisión que en esa época eran de corriente
directa y presentaban limitaciones técnicas y económicas. Thomas
Edison y Nikola Tesla (apoyado por George Westinghouse) estaban
compitiendo por el sistema de transmisión del futuro: ¿Debería ser este
en DC (corriente continua) ó AC (corriente alterna)?
Los elementos que usó fueron dos bobinas enrolladas una sobre la otra
. Al variar la corriente que pasaba por una de ellas, cerrando o abriendo
el interruptor, el flujo magnético, a través de la segunda bobina variaba
y se inducía una corriente eléctrica.
BREVE HISTORIA DEL TRANSFORMADOR

6. Esto es, precisamente, un transformador eléctrico. Pero como suele pasar en
estos casso, su descubridor, Michael Faraday, no prestó mayor atención a este
hecho ya que eran otras cuestiones las que le interesaban.
El Primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la
energía eléctrica que usaba transformadores, se puso en operación en los Estados
Unidos de América. En el año de 1886 en Great Barington Mass., en ese mismo
año, la protección eléctrica se transmitió a 2000 volts en corriente alterna a una
distancia de 30 kilómetros, en una línea construida en Cerchi, Italia. A partir de
estas pequeñas aplicaciones iniciales, la industria eléctrica en el mundo, ha
recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de desarrollo de los pueblos,
formando parte importante en esta industria el transformador.
El primer sistema de distribución de electricidad lo puso en servicio Edison, en
Nueva York, en el año 1882. Se trataba de una pequeña central eléctrica que
suministraba corriente continua a 120V. Esta tensión tan baja requería que por los
cables circulasen grandes corrientes, lo que daba lugar a enormes caídas de
tensión y enormes pérdidas.

7. Clasificación de Transformadores Eléctricos
Según su Aplicación
Transformador de Potencia
Transformador para Comunicaciones
Transformador de Medida
Según la Tensión de Trabajo
Monofásico
Trifásico
Trifásico Hexafasico
Trifásico Dodecafasicos
Trifásico Monofásico
Según Tensión del Secundario Elevadores
Reductores
Según el Medio de Trabajo
Interior
Intemperie
Según Elemento Refrigerante
En Seco
En Baño de Aceite
Con Gas
Según Refrigerante Natural
Forzada

8. Los sistemas eléctricos de producción, Transporte, distribución
y alimentación a los receptores (consumidores) de energía
eléctrica, funcionan prácticamente siempre en corriente alterna
trifásica.
Transformadores según su aplicación frecuencias de 50 y 60 Hz.
• transformador de potencia. A.T. – M.T.
• transformador de distribución M.T.
• transformadores secos encapsulados en resina epoxi M.T.
• transformadores herméticos de llenado integral M.T.
• transformadores rurales Monofásicos o trifásicos B.T.
• transformadores subterráneos A.T. – M.T.
• transformadores auto protegidos A.T. - B.T.
• autotransformadores M.T. – B.T.
• transformador de corriente T/C
• transformador de potencial T/P
Un máquina es un aparato creado para aprovechar, regular o
dirigir la acción de una fuerza . Estos dispositivos pueden recibir
cierta forma de energía y transformarla en otra para generar un
determinado efecto.

9. Los transformadores de AT y MAT se utilizan para las grandes
líneas de transporte, desde las centrales generadoras, hasta las zonas
de consumo (ciudades y áreas industriales).
La Media Tensión (MT) se utiliza para las líneas de distribución y la
Baja Tensión (BT) se utiliza para la alimentación de los receptores,
con alguna excepción, por ejemplo motores de potencia elevada que
se alimentan directamente en MT en su gama baja (1,5 kV a 11 kV,
preferentemente 3 - 5 - 6 kV), siempre con el mismo objetivo de
mantener el valor de la intensidad dentro de ciertos límites.
Por tanto, deben existir unos puntos donde se transforme la MT en
BT.
Las tensiones clasifican en:
– Baja Tensión (BT): hasta 1000 V valor eficaz en corriente alterna, y
1500 V en corriente continua.
– Alta Tensión (AT): a partir de 1001 V en corriente alterna.

10. Generalidades
Transformador
elemental Se utilizan en redes eléctricas para
convertir un sistema de tensiones
(mono - trifásico) en otro de igual
frecuencia y > o < tensión
La conversión se realiza práctica-
mente sin pérdidas
Potenciaentrada  Potenciasalida
Las intensidades son inversamente
proporcionales a las tensiones en
cada lado
Transformador elevador: V2>V1, I2<I1 Transformador reductor: V2<V1, I2>I1
Los valores nominales que definen a un transformador son: Potencia
aparente (S), Tensión (U), I (corriente) y frecuencia (f)
Secundario
V2
V1
I1 I2
Núcleo de chapa
magnética aislada
Primario
Flujo magnético
Se denomina transformador a un elemento eléctrico que permite aumentar o disminuir la
tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que
ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la salida que se obtiene da

11. ESTRUCTURA INTERNA. Núcleo
yugo
columnas
carlite
Fe
Si
simbología

12. El Si incrementa la resistividad del
material y reduce las corrientes
parásitas
En la construcción del núcleo se
utilizan chapas de acero aleadas
con Silicio de muy bajo espesor
(0,3 mm) aprox.
La chapa se aisla mediante un tratamiento químico (Carlite) y se obtiene por
LAMINACIÓN EN FRÍO: aumenta la permeabilidad. Mediante este procedimiento
se obtien factores de relleno del 95-98%
El núcleo puede
tener sección
cuadrada. Pero
es más frecuente
aproximarlo a la
circular
Montaje chapas núcleo
1
2
3
4
5 Corte a 90º Corte a 45º
V2
V1
I1 I2
ESTRUCTURA INTERNA. Núcleo

13. ESTRUCTURA INTERNA.
PRIMARIO
SECUNDARIO
Laminas de SI
BOBINADOS

14. Los conductores de los devanados están aislados entre sí:
En transformadores de baja potencia y tensión se utilizan
hilos esmaltados. En máquinas grandes se emplean pletinas
rectangulares encintadas con papel impregnado en aceite
El aislamiento entre devanados se realiza dejando
espacios de aire o de aceite entre ellos
La forma de los devanados es normalmente circular
El núcleo está siempre conectado a tierra. Para evitar
elevados gradientes de potencial, el devanado de baja
tensión se dispone el más cercano al núcleo
ESTRUCTURA INTERNA. Bobinados

15. concéntrico
simétrico
alterno
acorazado
alma o
conductor
aislante
Bobinado
secundario
Bobinado
primario
ESTRUCTURA INTERNA. Bobinados

17. 
Estructura
devanados:
trafo
monofásico
Núcleo con 2 columnas Núcleo con 3 columnas
Secundario
Primario
Secundario
Primario
Aislante
Concéntrico
Primario
Aislante
Secundario
Primario
Aislante
Alternado
Secundario
ESTRUCTURA INTERNA. Bobinados

18. DESCRIPCIÓN DE UN TRANSFORMADOR Y PARTES
Transformadores monofásicos:
a) De columnas; b) Acorazado
Transformadores trifásicos de tres columnas
Transformador eléctrico monofásico de
núcleo cerrado de acero al silicio, donde se
muestran dos devanados o enrollados de
alambre de cobre desnudo, protegido con
barniz aislante. Uno de esos corresponde al
“enrollado primario” o de ENTRADA de la
C.A. y el otro al “enrollado secundario” o de
SALIDA de la propia corriente, una vez que
el valor de la tensión ha sido aumentado o
disminuido, de acuerdo con el tipo de
transformador que se utilice, decir, si es
“reductor de tensión” o si, por el
contrario, es “elevador de tensión”.
Los transformadores trifásicos es un
componente eléctrico que transfiere energía
eléctrica entre TRES CIRCUITOS a través
de la inducción electromagnética.
La inducción electromagnética genera un
impulso electromotriz dentro de un
conductor que está expuesto al tiempo que
varían los campos magnéticos.
La electricidad trifásica es más barata y más
productiva en la industria y la agricultura,
sobre todo en lo que se relaciona con
motores eléctricos que se utilizan para los
diferentes procesos INDUSTRIALES .

19. Transformadores en baño de
aceite
1: Depósito de expansión
2: Tapón de llenado
3: Nivel de aceite
4: Cuba de transformador
5: Radiadores
6: Pasatapas de A.T.
7: ventiladores para enviar aire
hacia los radiadores
Elementos de un
transformador en baño de
aceite:
a)Grifo de vaciado
b) Aislador pasatapas de A.T.
c) Aislador pasatapas de B.T,
d) mando del conmutador de
tenciones

20. Transformador de Potencia
Se lo conoce como relé a gas o relé de presión repentina, es un
dispositivo de seguridad montado sobre algunos transformadores y
reactores que tengan una refrigeración mediante aceite, equipado con
una reserva superior llamada "conservador".
El relé de Buchholz es usado como dispositivo de protección sensible al
efecto de fallas dieléctricas dentro del equipo

21. El bifelino policlorado (PCB) es el aceite de los transformadores, es un
compuesto químico formado por cloro, carbón e hidrogeno. El PCB es
resistente al fuego, muy estable, no conduce electricidad y tiene baja
volatilidad las temperaturas normales. Estas y otras características han hecho
ideal para los transformadores.
La fórmula química de los PCB es C12H10-xClx.
Estas cualidades hacen el PCB peligroso para el ambiente, especialmente su
resistencia externa a la ruptura química y biológica a través de procesos
naturales
Tapón de llenado del aceite (ver la 5a), mientras que en la parte inferior de la
cuba se encuentra el grifo de vaciado (6a)

22. Los bornes de los transformadores de media tensión se sacan al
exterior de la cuba a través de aisladores pasantes o pasa
tapas de porcelana (Figs. 5b, 6b y 6c), que son tanto más altos
cuanto mayor es la tensión que deben soportar.
Los transformadores usualmente disponen de un conmutador o
regulador de tensión (Fig. 6d)
Los transformadores en baño de aceite suelen incorporar varios
elementos de protección: por temperatura, por nivel de aceite,
relé Buchholz.

23. El relé Buchholz detecta las burbujas de gas que se producen cuando
se quema el aceite debido a un calentamiento anormal del
transformador. Por lo tanto, este relé permite proteger al transformador
de sobrecargas, cortocircuitos, fallos de aislamiento

24. La medida de corrientes alternas elevadas o de corrientes alternas en circuitos de alta tensión
se utilizan transformadores de intensidad, un transformador de intensidad de relación de
transformación 500/5 A
Los Transformadores de intensidad sin bobinado primario aptos para ser instalados en barras
de baja tensión o cables aislados, Transformadores de tensión encapsulados en resina para
medida y protección
Transformador de Medida CT
Los transformadores de corriente (ct) transforman
proporcionalmente y en fase, la corriente de alto
valor en corriente medible. Estos transformadores
tienen uno o varios múleos ferromagnéticos en
ferro silicio o ferroníquel.
Es obligatorio conectar a tierra los núcleos de hierro
y el arrollamiento secundario.

25. Transformador de Medida PT
Los transformadores de tensión (pt)
tienen un núcleo ferromagnético.
Los arrollamientos secundarios de
transformadores unipolares aislados
están arrollados directamente sobre el
núcleo de hierro puesto a tierra.
Los transformadores bipolares aislados tienen que tener un aislamiento entre el arrollamiento
primario y secundario que corresponde a la mitad de la tensión fase a tierra. Los arrollamientos
secundarios están aislados entre sí contra un tensión de ensayo de 3kV.
La medida de tensiones alternas elevadas se utilizan transformadores de tensión, desea
medir una tensión alterna de 10000 V se puede utilizar un voltímetro de 110 V y un
transformador de tensión de relación de transformación de 10000/110 V

27. 5000 kVA
Baño de
aceite
2500 kVA
Baño de aceite
1250 kVA
Baño de aceite
10 MVA
Sellado con N2
10 MVA
Sellado con N2
Catálogos comerciales
ESQUEMAS TRANSFORMADORES DE
POTENCIA

28. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO (vacío)
m
m
ef
ef N
f
,
N
f
E
U 

 







 1
1
1
1 44
4
2
2
1
dt
)
t
(
d
N
)
t
(
e



 2
2
)
vacío
(
ef
ef
ef
t
U
U
N
N
E
E
r
2
1
2
1
2
1



dt
)
t
(
d
N
)
t
(
e
)
t
(
U




 1
1
1
Ley de Lenz:
Tensión
eficaz
Fem
eficaz
Repitiendo el proceso
para el secundario
m
ef B
S
N
f
,
E 



 1
1 44
4
m
ef B
S
N
f
,
E 



 2
2 44
4
La tensión aplicada
determina el flujo
máximo de la máquina
U2(t)
U1(t)
I0(t) I2(t)=0
e1(t) e2(t)
 (t)
Transformador
en vacío
R devanados=0

29. U2(t)
U1(t)
I1(t) I2(t)
 (t)
P2
P1 P=0
Considerando que la
conversión se realiza
prácticamente sin pérdidas:
Potentrada Potenciasalida
P1  P2: U1*I1=U2*I2
Considerando que la
tensión del secundario
en carga es la misma
que en vacío:
U2vacíoU2carga
1
2
2
1
t
I
I
U
U
r 

Las relaciones
de tensiones y
corrientes son
INVERSAS
El transformador no modifica la potencia que se transfiere,
tan solo altera la relación entre tensiones y corrientes
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
(carga)

30. EL TRANSFORMADOR EN CARGA
U1(t)
 (t)
I1(t) R1 Xd1
Flujo de
dispersión
Resistencia
interna
e1(t) U2(t)
R2
Resistencia
interna
Xd2
Flujo de
dispersión
I2(t)
e2(t)
Se ha invertido el sentido de
I2(t) para que en el diagrama
fasorial I1(t) e I2(t) NO
APAREZCAN SUPERPUESTAS
El secundario del transformador
presentará una resistencia interna y una
reactancia de dispersión como el primario
Las caídas de tensión EN CARGA en las resistencias y reactancias
parásitas son muy pequeñas: del 0,2 al 6% de U1
Las caídas de tensión en R1 y Xd1 son
muy pequeñas, por tanto, U1  E1

31. Flujo de dispersión
U2(t)
U1(t)
I2(t)=0
 (t)
I0(t)
Flujo de dispersión:
se cierra por el aire Representación
simplificada del flujo de
dispersión (primario)
En vacío no circula
corriente por el
secundario y, por
tanto, no produce
flujo de dispersión
En serie con
el primario
se colocará
una bobina
que será la
que genere
el flujo de
dispersión
U2(t)
U1(t)
I2(t)=0
 (t)
I0(t) R1 Xd1
Flujo de
dispersión
Resistencia
interna
e1(t)
1
0
1
d
0
1
1 e
I
jX
I
R
U 





32. Circuito equivalente
I0
0
I
Ife
Componente
magnetizante
Componente
de pérdidas
de I parásitas
X
I
Rfe
Ife
I0
El núcleo tiene pérdidas
debido a las corrientes
parásitas y al efecto
histéresis o magnetizante
Este efecto puede emularse
mediante una resistencia y
una reactancia en paralelo
rt
U2(t)
U1(t)
 (t)
R1 Xd1
e1(t)
R2
Xd2
I2(t)
e2(t)
I1(t)

33. Circuito equivalente
Núcleo sin pérdidas:
transformador ideal
U2(t)
U1(t)
 (t)
R1 Xd1
e1(t)
R2
Xd2
I2(t)
e2(t)
I1(t)
Rfe X
rt
Reducción del secun-
dario al primario
El transformador obtenido
después de reducir al
primario es de:
rt=1: e2’=e2*rt=e1
U2’(t)
1(t)
 (t)
R1 Xd1
e1(t)
R2’
Xd2’
I2’(t)
e2’(t)
I1(t)
Rfe X
1
t
r
e
'
e 
 2
2 t
r
U
'
U 
 2
2
t
r
I
'
I 2
2  2
2
2 t
d
d r
X
'
X 

2
2
2 t
r
R
'
R 


34. Circuito equivalente
Como el transformador de 3 es de
relación unidad y no tiene pérdidas
se puede eliminar, conectando el
resto de los elementos del circuito
Xd1
U2’(t)
U1(t)
R1 R2’
Xd2’
I2’(t)
I1(t)
X
I
Rfe
Ife
I0
Circuito equivalente de un
transformador real
El circuito equivalente
permite calcular todas las
variables incluidas pérdidas
y rendimiento
Los elementos del
circuito equivalente
se obtienen mediante
ensayos normalizados
Una vez resuelto el circuito
equivalente los valores reales
se calculan deshaciendo la
reducción al primario

35. Ensayos del trasformador:
obtención del circuito equivalente
En ambos ensayos se miden tensiones, corrientes y
potencias. A partir del resultado de las mediciones es
posible estimar las pérdidas y reconstruir el circuito
equivalente con todos sus elementos
Existen dos ensayos normalizados que
permiten obtener las caídas de
tensión, pérdidas y parámetros del
circuito equivalente del transformador
Ensayo de
vacío
Ensayo de
cortocircuito

36. U2(t)=0
Secundario en
cortocircuito
Condiciones ensayo:
Ucc(t)
I2n(t)
 (t)
I1n(t)
A W
Tensión
primario muy
reducida
Corriente
nominal I1n, I2n
Resultados ensayo:
Pérdidas en el cobre W
Parámetros circuito
Rcc=R1+R2’
Xcc=X1+X2’
Al ser la tensión del ensayo muy baja habrá muy poco flujo y, por tanto,
las pérdidas en el hierro serán despreciables (Pfe=kBm
2)
Ensayo del transformador en
cortocircuito

37. Ensayo del transformador en vacío
(circuito abierto)
U2(t)
U1(t)
I2(t)=0
 (t)
I0(t)
A W
Secundario en
circuito abierto
Tensión y
frecuencia
nominal
Condiciones ensayo:
Resultados ensayo:
Pérdidas en el hierro W
Corriente de vacío A
Parámetros circuito Rfe, X

38. CIRCUITO EQUIVALENTE (resumen)
Rs1 Rs2
Rp
Xd1 Xd2
Xh
“Trafo” ideal
Rs = Pérdidas en el cobre por efecto Joule
Xd1 = Pérdidas por flujo de dispersión (Reactancia de dispersión)
Rp = Pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo (Eddy & Focault)
Xh = Pérdidas por histéresis (Ciclo de magnetización)

39. BALANCE DE POTENCIAS
Entrada Primario Núcleo Secundario Salida
P1=V1.I1.cos φ1
P2=V2.I2.cos φ2
Q1=V1.I1.sen φ1
Q2=V2.I2.sen φ2
Q1=V1.I0.sen φ0
P1=V1.I0.cos φ0
Pj1= R1.I1
2 Pj2= R2.I2
2
Qj1= Xd1.I1
2 Qj2= Xd2.I2
2
P
Q
Trabajo Practico: Averiguar los valores en porcentaje en cada caso (5)

40. Rendimiento
V2.I2.cosφ2 + PCu + PFe
V2.I2.cosφ2
η =
C.V2.I2.cosφ2 + C2.PCC + P0
C.V2.I2.cosφ2
η =
Índice de carga
I2
I2n
C =
Relación entre las corrientes de funcionamiento y nominal
PCu = pérdidas por Joule en el cobre , PFe = pérdidas en el hierro

41. El AUTOTRANSFORMADOR
Bobinas común y serie.
Devanados de alta y de baja tensión.
Un autotransformador es una máquina eléctrica de construcción y características
similares a las de un transformador, pero que, a diferencia de este, solo posee un
devanado único alrededor de un núcleo ferromagnético

42. Autotransformadores
N1
V1
Pto. del devanado que
está a V2 voltios
N2 V2
V2
Se utilizan cuando se necesita una relación
de transformación de 1,25 a 2. En ese caso
son más rentables que los transformadores
Prescindiendo de
N2 y conectando
directamente
N1
V1
Pto. del devanado que
está a V2 voltios
V2
AUTOTRAFO
 Ahorro de conductor: se emplean N2 es-
piras menos.
 Circuito magnético (ventana) de meno-
res dimensiones.
 Disminución de pérdidas eléctricas y
magnéticas.
 Mejor refrigeración (cuba más pequeña).
 Menor flujo de dispersión y corriente de
vacío. (Menor cc).
VENTAJAS
 Pérdida del aislamiento galvánico.
 Mayor corriente de corto (Menor cc).
 Necesarias más protecciones.
INCONVENIENTES
SÍMBOLOS

43. Autotransformador
reductor
Autotransformador
elevador
Autotransformador: Es un tipo especifico de
transformador que se caracteriza por disponer de un solo
bobinado, no dispone de separación eléctrica entre los
circuitos primarios y secundarios. Convierte de 220 V a
125 V y viceversa. Su utilidad para el transporte de
energía eléctrica a larga distancia, al poder efectuarse el
transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades y
por tanto pequeñas intensidades perdidas.

44. La forma más elemental de transformar
un sistema trifásico consiste en
transformar cada una de las tensiones
de fase mediante un trafo monofásico.
R
S
T
N
N1 N1 N1
R’
S’
T’
N’
N2 N2 N2
Banco trifásico de transformadores
monofásicos
Transformadores trifásicos
0
3
2
1 

 E
E
E
0
3
2
1 





Primarios y secundarios estarían
conectados en estrella. Puede haber neutro
o no.
R
S
T
N
N1
N1
N1
R’
S’
T’
N’
N2
N2
N2
3
-E1U1
-E2U2
-E3U3 1
2

45. Devanado
con N1 espiras
Devanado
con N2 espiras
Aislante
3 transformadores
monofásicos
1
2
3
1 2 3
Estructura básica de un
transformador trifásico
1
2
3
=0
Se puede
suprimir
la columna
central
La suma de los tres flujos
es 0: se pueden unir
todas las columnas en
una columna central
Eliminando la
columna central se
ahorra material y
peso del trans-
formador
Transformadores trifásicos

46. 1 2 3
Transformador trifásico
de 3 columnas
Transformadores trifásicos
Si el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente equilibrado su
análisis se puede reducir al de una fase (las otras son = desfasadas 120º y 240º)
El circuito equivalente que se utiliza es el mismo, con la tensión de fase
y la corriente de línea (equivalente a conexión estrella – estrella)
En un transformador con tres columnas
existe una pequeña asimetría del circui-
to magnético: el flujo de la columna cen-
tral tiene un recorrido más corto y, por
tanto, de menor reluctancia.
La corriente de magnetización de esa
fase será ligeramente menor.
Transformador trifásico núcleo
acorazado (5 columnas)
1 2 3
Las dos columnas laterales sirven
como camino adicional al flujo. De este
modo, es posible reducir la sección y,
por tanto, la altura de la culata

47. Conexiones en transformadores trifásicos
R
S
T
N
N1
N1
N1
R’
S’
T’
N’
N2
N2
N2
R S T
N1 N1 N1
N2 N2 N2
Conexión estrella – estrella: Yy
T
N
N1
N1 N1
T
S
R
N2
N2
N2
T’
S’
R’
R’ S’ T´
R S T
R’ S’ T´
N1 N1 N1
N2 N2 N2
Conexión triángulo – triángulo: Dd

48. Conexión estrella( U )- estrella( U ) Conexión delta( D )- delta( D )
Un transformador trifásico consta de tres transformadores monofásicos, bien
separados o combinados sobre un núcleo. Los primarios y secundarios de
cualquier transformador trifásico pueden conectarse independientemente en
estrella( U ) o en delta( D ). Esto da lugar a cuatro conexiones posibles para un
transformador trifásico.
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

49. Circuito Delta-delta
Circuito Delta-estrella:
Circuito Estrella-delta:
Circuito Estrella-estrella:
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

50. El índice horario señala el desfase entre tensiones homólogas del primario y del
secundario de un transformador trifásico. Las tensiones primaria y secundaria de
una misma fase se las puede considerar en fase entre sí.
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN (k)
≠ RELACIÓN NÚMERO DE ESPIRAS

51. Diagramas fasoriales, Índice horario.

52.  EJEMPLO
Un altavoz resistivo de 12V y 24W está conectado en el
secundario de un transformador ideal. Sí el altavoz se
encuentra en las condiciones nominales, determinar:
a) La relación de transformación del transformador, si la
tensión aplicada al primario del transformador ideal vale
120V.
b) La intensidad de cada devanado.
c) La potencia absorbida por el primario.
d) La resistencia vista desde el primario.

53. N
1
V1
N2 V2
12V
24 W
Si V1 = 120 V y como rt = = = 10
V1 120
V2 12
24 W = V2.I2 I2 = = 2 A
24
12
Como rt =
I2
I1
I1 = = 0,2 A
2
10
V2 V1 V1
I2 rt.I1.rt I1.rt
2
= = Z1 = rt
2.Z2
P = V2/ R2
R2 = = 6Ω
144
24
R1= 100.6 = 600 Ω

54. Ejemplo
Un transformador de 20KVA, 400/230V, tiene 500 espiras en
el devanado primario, siendo los parámetros de su circuito
equivalente, referido al secundario: Rcc= 0,2Ω y Xcc= 0,4Ω.
El transformador está alimentado por el primario a su tensión
nominal. Se pide :
a) Número de espiras del secundario (redondear si sale
número decimal), así como las corrientes nominales primaria
y secundaria.
b) Potencia activa y reactiva absorbidas por una impedancia
Z=3+4j conectada en el secundario.
c) Valor eficaz de la tensión.

55. N
1
V1
N2 V2
S = 20 KVA
V1 = 400 V , V2 = 230 V
N1 = 500 espiras
R2cc= 0,2 Ω , X2cc= 0,4 Ω
rt = = = 1,74
V1 400
V2 230
N2= = ≈ 287 espiras
N1 500
rt 1,74
UZ
R2cc
X2cc
I2
230V
Impedancia total del secundario = 0,2 + 0,4j +3 + 4j = 3,2 + 4,4j = 5,44 [54º
S1 = V1n.I1n = 400 . I1n
I1n = = 50A
20000
400
S2 = V2n.I2n = 230 . I2n
I2n = = 86,95 A
20000
230
Valores nominales

56. V2 = Z.I2 = 5,44. I2 = 230 V
UZz
R2cc
X2cc
I2
230V
V2 = (Zcc + Z2).I2 = 230 V
V2
Z2
I2 = = 42,27 A
230
5,44
PZ2 = RZ2.I2
2 = 3.42,272 = 5361,5 W
QZ2 = XZ2.I2
2 = 3.42,272 = 5361,5 VArea
uZ2 = Z2.I2 = 5.42,27 = 211,35 V

57.  EJERCICIO
Se tiene un transformador monofásico 400/230V de 2KVA. La resistencia de
cortocircuito del transformador es de 2Ω, y la reactancia de cortocircuito 2,5Ω
(referidas al lado de 400V). Se pide :
a) Calcular la tensión de cortocircuito porcentual.
b) Calcular las pérdidas en el cobre cuando el transformador trabaja con un
índice de carga del 75% y el factor de potencia de la carga es 0,85 inductivo.
Las pérdidas en el hierro son 25 W.
Rcc=2Ω
Xcc=2,5Ω
I1n
U1cc
S = U1n. I1n
2000 VA = 400 V. I1n
I1n = 5 A
U1cc = Zcc. I1n = 3,2 . 5 = 16 V
Zcc = √ Rcc
2+Xcc
2 = √ 4 + 6,25 = 3,2 Ω
16 V
400 V
.100 = 4 %
PCC = U1cc.I1n.cosφ = 16 . 5. 0,85 = 68 W
PCu = C2.PCC = 0,752 . 68 = 38,25 W

58. TRB400 400 990 6780 1,8
TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS DE RELACIÓN 20.000/400 V
Tipo Potencia
(KVA)
Pérdidas en
vacío ( W)
Pérdidas en
cortoci. (W)
Corriente de vacío con
tensión nominal (%)
S = U1.I1n 400.000 VA = 20.000 V . I1n I1n = 20A
I0 = 0,018.I1n = 0,36 A
U1
U2
I2=0
 (t)
I0
A
Tensión y
frecuencia
nominal
Secundario en
circuito abierto

59. U2=0
Secundario en
cortocircuito
Condiciones ensayo:
U1cc
I2n
 (t)
I1n
A W
Tensión
primario muy
reducida
Corriente
nominal I1n, I2n
U1cc = 24000 V
Rcc
Xcc
I1n
U1cc
PCC = 6780 W = Rcc.I1n
2
Rcc = = 16,95 Ω
6780
400
U1cc = (Rcc+Xcc).I1n
24.000 [αº = (16,95 + j. Xcc).20 [0º
24.000 [αº = (√ 16,952 + Xcc
2) [αº . 20 [0º
Xcc = 1200Ω
η =
U2n.I2.cosφ
U2n.I2.cosφ + PCu + PFe I2 = C. I2n = 0,8.I2n = 0,8.1000 A = 800 A
η = 97,2%
η = = 0,972
400.800.0,85
400.800.0,85 + 6780 + 990

60. 1. Se tiene un transformador monofásico
reductor, de 15 KVA, 2300/230 Volt, 50 Hz ,
cuyos ensayos en vacío y cortocircuito
aportan los siguientes datos, en o/1 de la
base propia:
a) ¿Qué valor en Watt tienen las pérdidas del cobre a media carga?
b) ¿Qué valor en Watt tienen las pérdidas del Fe a tensión y frecuencia nominales,
para la carga anterior?
c) ¿Qué valor tiene el rendimiento convencional del transformador, a media carga
y factor de potencia 1?
d) el primario esta a tensión nominal, ¿Qué valor tendrá la corriente primaria, al
ocurrir un cortocircuito en el secundario?
2. Tres transformadores monofásicos de 7200/600 Volt y 150 KVA cada uno
son conectados en delta-delta. Al El banco así formado se conecta una carga
trifásica equilibrada que toma una corriente de línea de 400 Amperes. El
voltaje de líneas en la carga es de 600 Volt. El factor de potencia de la carga
trifásica es 0.75 inductivo. Determinar lo siguiente:
a) ¿Qué potencia está suministrando cada transformador, en KVA?
b) Por razones de mantención, debe extraerse uno de los transformadores del banco
pero, con el fin de no interrumpir totalmente el servicio, se decide dejar los dos
restantes como una delta abierta alimentando aquellos consumos prioritarios.
Calcular el valor de potencia que debe ser retirado del servicio, con el fin de no
sobrecargar la delta abierta
Practica para resolver

61. PREGUNTA DE PARTE DE EXAMEN 1er. PARCIAL
Determinas sus partes y describe cada una y sus características
mecánico o eléctrico de ellas indicando su función principal etc.

62. Especificaciones Técnicas
Trafo Monofásicos:
Características:
• Incluye cambiador de derivaciones.
• Mochila para montaje en un poste.
• Base para montaje en 2 postes.
• Ganchos de Izaje.
• Otros accesorios estándares
Características:
• Clase 15 KV o clase 25 KV.
• Potencias desde 5 a 500 KVA

64. Para el ahorro de cálculo técnicamente es posible la ventaja de
planteo matemático.
En este caso de los pequeños transformadores de aplicación
corriente. En su cálculo y construcción puede procederse con un
suficiente margen de tolerancia (que no altera su rendimiento).
Se debe tomar tres consideraciones para el cálculo:
a) La superficie de la sección del núcleo magnético
b) El número de espiras del primario y el número de espiras del
secundario.
c) El diámetro del hilo de Cu esmaltado que deberá emplearse para
bobinar en primario y Secundario.
CÁLCULO Y CONSTRUCCIÓN
DE PEQUEÑOS TRANSFORMADORES
Facultad Nal. FNI Ing.. Roberto Sandoval E

65. 1) POTENCIA UNICA DEL TRANSFORMADOR
P = Us x Is (VA)
P = Potencia en VA
U s = Tensión del secundario
I s = Intensidad del secundario
DISTANCIA RAMA CENTRAL
A = Sr (cm)
S r = (raíz) Sección real del núcleo
2) SECC. TRANSVERSAL DEL NÚCLEO
S r = 1.2 . (cm2)
S r = Sección real del núcleo
P = (raíz)Potencia en VA
ANCHO DE LA VENTANA
B = A (cm)
3) NUMERO DE ESPIRAS POR VOLTIO
N /V = 100. 000 .000 (Esp.)
4,44 x F x B x S r
F = Frecuencia de red 50c/s
B = Inducción en Teslas
ALTURA DE LA VENTANA
C = A + B (cm)
4) No. DE ESPIRAS DEL PRIMARIO
N p = Up x N/ V (Esp.)
N p = No. de espiras del primario
N p = No. de espiras del secundario
DISTANCIA RAMAS LATERALES
D, E, F, G = B (cm)
5) No. DE ESPIRAS DEL SECUNDARIO
N s = Us x N / V (Esp)
N s = No. de espiras del secundario
ALTURA TOTAL DE CHAPA
I = 3 x A (cm)
6) INTENSIDAD DEL PRIMARIO
I p = P (A)
U p
I p = Intensidad del primario
ALTURA PAQUETE, EMPILAJE
h = A (cm)
7) INTENSIDAD DEL SECUNDARIO
I p = P (A)
U s
I p = Intensidad del secundario
8) SECC. DEL CONDUCTOR PRIMARIO
S p = I p (A)
S p = Sección. del conductor primario
= Densidad de corriente/ mm2 del Cu
9) SECC. DEL CONDUCTOR SECUNDARIO
S s = I s (A)
Ss = Sección. del conductor secundario
= Densidad de corriente/ mm2 del Cu

66. EJERCICIO

67. EJEMPLOS. Un transformador tiene N1 = 40 espiras en el arrollamiento primario y N2 =
100 espiras en el arrollamiento secundario. Calcular: a) La FEM secundaria si se aplica una
tensión de 48V (NO tener en cuenta las pérdidas en el núcleo, los flujos de dispersión y en
arrollamientos). b) El flujo para una frecuencia de 50 Hz.(despreciar las pérdidas U1 = – E1)

68. EJEMPLOS. Se pretende dimensionar un transformador 1000/120 V, para una
frecuencia de 50 Hz, cuyo núcleo tiene una sección de 80 cm 2 con una densidad de
campo B = 8500 [G]. Determinar: a. El flujo en el núcleo. b. El número de espiras
primarias y secundarias. c. Si se conecta del lado de menor número de espiras con una
tensión de 1000 V ¿Cuál será el valor de tensión en el lado de mayor número de
espiras? – ¿Cuál será el nuevo valor de Inducción? – Considere existe linealidad
Luego:
Cuando se conecta al arrollamiento de baja una tensión de 1000 V, tenemos:
Con éstos valores y de no considerar linealidad, en un circuito magnético real, el núcleo
estará saturado, dado que un núcleo de hierro/silicio admite en condiciones normales
unas 10 a 12 mil líneas por centímetro cuadrado como máximo (gauss), de acuerdo a la
calidad de las chapas adoptadas.

69. EJEMPLOS. El rendimiento de un transformador monofásico de S = 100 KVA es: η =
93.02% cuando trabaja a plena carga con factor de potencia cos ɸ = 0.8 y η = 94.34% a
media carga (p = 0.5) y factor de potencia unitario. Calcular: a) Las pérdidas en el hierro.
b) Las pérdidas en el cobre a plena carga.
El rendimiento se determina de la siguiente forma:
Donde “p” es el índice de carga.
De los datos suministrados en el enunciado tenemos:
Restando (3) – (4), Resulta:

70. MANTENIMIENTO ORDINARIO
Un estricto control del transformador durante su funcionamiento, permite
prevenir las fallas y prolongan su vida útil promedio. En condiciones normales
de funcionamiento es suficiente efectuar por lo menos una vez en el año las
siguientes operaciones:
• Limpieza de los arrollamientos de MT/ BT de eventuales depósitos de
polvo, condensación de vapores y suciedad. Tarea a realizar mediante el
sopeteo de aire seco a baja presión y repasadores de tela bien secos.
• Limpieza de los canales de enfriamiento y ventilación entre las bobinas
con el fin de evitar el recalentamiento durante el servicio. • Verificación de la
cupla de ajuste de las conexiones de MT y BT y de las pletinas de los bornes
de regulación de la tensión, de la burlonería (yugo y dispositivos de
sujeción).
• Control del correcto funcionamiento de las protecciones térmicas (termo
sondas y centralita termométrica). Verificar el correcto nivel de intervención
de las protecciones de sobrecarga y de corto circuito, y el relevo del
correspondiente interruptor automático. El control debe realizarse,
preferiblemente con el auxilio de instrumental adecuado que permitan la
simulación de la falla en la configuración real. En la situación de no poder
eliminar alguna dificultad en el servicio, se pide contactarnos
inmediatamente. A gerencia técnica del departamento de mantenimiento.

71. Un decuado plan de mantenimiento debe considerar una completa inspección visual, que
permita verificar el estado general del transformador, ausencia de filtraciones de aceite,
limpieza de los aisladores de alta y baja tensión, y el funcionamiento de los equipos
auxiliares del transformador tales como indicadores de temperatura, de nivel de aceite,
ventiladores, equipos de monitoreo en línea (equipos de análisis omicrom)

72. Problemas de Transformadores
Tabla de las intervenciones a efectuar después de verificar los problemas
que podrían suscitarse durante el servicio normal del transformador

73. REALIZAR DE CLASIFICACION DE TRANSFORMADOR
RESUMIDO , EN CD PREGUNTA DE EXAMEN 2do PARCIAL

74. Realizar el Proyecto:
TRABAJO DE TRANSFORMADOR TRIFASICO ELECTRICO
I. INTRODUCCION
II. OBJETIVO
III. MARCO TEORICOS
IV. CALCULOS
1. POTENCIAS
2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
3. CALCULO DE TRAFO
4. PROTECCIÓN POR CIRCUITO
5. ESQUEMA UNIFILAR
V. PLANOS
VI. PRESUPUESTO
VII. CONCLUSIONES
VIII. BIBLIOGRAGIA
IX. ANEXOS
Entrega día
examen 2do.
Parcial
Según lista
adjunta

75. BIBLIOGRAFÍA
1.- Transformadores de Potencia, de Medida y de Protección.
Enrique Ras.
2.- Libro de Enciclopedia.
C.E.A.C.
3.- Libro de Técnico Electricista.
Juan Corrales Martín
4.- Localización de Fallas en Equipos Eléctricos.
Stafford.
5.- IEM de México.
Ing. Reinaldo Frese

76. Gracias
POR SU ATENCION