El documento trata sobre la historia y teoría de funcionamiento de los transformadores de potencia. Brevemente describe que los primeros transformadores se desarrollaron en Hungría en la década de 1880 y que actualmente pueden manejar tensiones de hasta 800 kV y potencias de hasta 1,000 MVA. Explica los principios fundamentales de inducción electromagnética en los que se basa el funcionamiento de los transformadores.

2. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
DE
TRANSFORMADORES DE
POTENCIA

3. TEORIA DEL FUNCIONAMIENTO
DE LOS TRANSFORMADORES
CAPITULO 1

4. LA TECNOLOGÌA ACTUAL DE TRANSFORMADORES HUNDE SUS
RAICES EN HUNGRIA A PRINCIPIOS DE LA DECADA DE 1880,
PRINCIPALMENTE UTILIZADOS PARA SISTEMAS DE ILUMINACION.
EL PRIMER SISTEMA DE TRANSFORMADORES TRIFASICO FUE EL
SISTEMA DE TRANSMISION DE HELLSJON DE 9,6 KV. INSTALADO EN
SUECIA EN 1893, ESTOS TRANSFORMADORES TODOS ERAN DEL TIPO
SECO.
EL ACEITE MINERAL SE UTILIZO POR PRIMERA VEZ HACIA 1906,
CUANDO FUE NECESARIO CONSTRUIR TRANSFORMADORES PARA
TENSIONES SUPERIORES DE 20 KV.
AHORA CASI UN SIGLO DESPUES SE SIGUE USANDO LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA, LOS AVANCES TECNOLOGICOS
HAN POSIBILITADO TENSIONES DE HASTA 800 KV Y POTENCIAS DE
HASTA 1,000 MVA
ANTECEDENTES HISTORICOS

5. En la década de 1890 el crecimiento de los sistemas de corriente
alterna fue muy vertiginoso. En las cataratas del niágara, eua, se
instalaron generadores inmensos que iniciaron su servicio en 1895 y
alimentaron de electricidad a lugares bastante lejanos, algunos
situados a centenares de kilómetros. De esta manera muy pronto se
establecieron sistemas de transmisión en muchos países, tendencia
que continúa hasta la fecha.
ELECTRICIDAD EN MEXICO
Entre 1887 y 1911 se formaron en México 199 compañías de luz y
fuerza motriz que dieron servicio en diferentes estados de la
República. Se estima que en 1911 México disponía de 165 000 kw
de electricidad instalados, producidos por diferentes medios.
En 1881 se inició el servicio público de electricidad en la ciudad de
México, cuando la Compañía Knight instaló 40 lámparas eléctricas
incandescentes,

6. Esquema de un sistema de distribución de electricidad,
desde la planta generadora hasta los diversos
consumidores. Este sistema es posible gracias a los
transformadores.

7. DEFINICIÒN
ES UNA MAQUINA ELECTRICA QUE BASADA EN EL PRINCIPIO DE
INDUCCION ELECTROMAGNETICA, TRANSFIERE POTENCIA
ELECTRICA DE UN DEVANADO A OTRO, ESTANDO AMBOS AISLADOS
ELECTRICAMENTE ENTRE SI, PERO UNIDOS POR MEDIO DEL CAMPO
ELECTROMAGNETICO. EN ESTE PROCESO SE MODIFICAN LA
TENSION ELECTRICA Y LA CORRIENTE, MANTENIENDO
PRACTICAMENTE CONSTANTE LA FRECUENCIA Y LA IMPEDANCIA:
1. Transfiere energía eléctrica de un circuito a otro sin cambio de
frecuencia
2. Lo hace bajo el principio de inducción electromagnética
3. Tiene circuitos eléctricos aislados entre si que son eslabonados
por un circuito magnético común

8. LEYES FUNDAMENTALES
EL PRINCIPIO DE LOS TRANSFORMADORES SE FUNDA EN QUE LA
TRANSMISION DE ENERGIA ELECTRICA POR INDUCCION DE UN
ARROLLAMIENTO A OTRO DISPUESTOS EN EL MISMO CIRCUITO
MAGNETICO, PUEDE REALIZARSE CON EXCELENTE RENDIMIENTO.
ESTO SE COMPRENDE CON LAS SIGUIENTES LEYES ELEMENTALES:
.- LEY DE OERSTED
.- LEY DE FARADAY
.- LEY DE KIRCHOFF
.- PRINCIPIO DE OPERACION

9. OERSTED
Químico y físico danés quien, en 1820, descubrió la
estrecha conexión que existe entre la electricidad y el
magnetismo. No obstante haber realizado sus estudios
medulares en química, sin embargo, sus trabajos
principales de investigación estuvieron centrados en el
electromagnetismo.
Oersted descubrió la relación que existe entre la
electricidad y el magnetismo al percatarse del
movimiento desviatorio que experimentaba la aguja de
una brújula mientras hacia una demostración a sus
alumnos en su cátedra de física de la Universidad de
Copenhague en Dinamarca. El hallazgo fue posible
debido a que Oersted adjuntó una pila eléctrica a un
cable conductor que se encontraba cerca de la brújula
y, en ese instante, pudo observar que la aguja de ésta
se movía en dirección hacia donde se encontraba el
cable. Esta reacción comprobó la relación que existe
entre la electricidad y el magnetismo.
Ahora bien, al ser afectada la brújula por la presencia
cercana de un cable con electricidad, quedó en
evidencia la conexión que existe entre electricidad y
magnetismo.
Pero además, la experimentación de Oersted tuvo
también la particularidad de demostrar las conexiones
subyacentes que existen en fenómenos físicos bastante
diferentes uno de otros, como son la electricidad y el
magnetismo. Así, una conexión o conversión entre
fenómenos diferentes, especialmente como lo son la
electricidad y el magnetismo, vienen a ser los pasos
hacia el concepto unificado de energía.
Hans Crhistian Oersted
LA PRÁCTICA DE HACER CIENCIA ES COMO UNA RELIGIÓN

10. CUANDO POR UN CONDUCTOR CIRCULA UNA CORRIENTE,
ALREDEDOR DE ESTE CONDUCTOR SE ORIGINA UN CAMPO
MAGNETICO CUYO SENTIDO DEPENDE DEL SENTIDO DE LA
CORRIENTE
.- LEY DE OERSTED

11. FARADAY En 1820, Faraday consiguió esbozar las leyes generales que regían
el comportamiento electromagnético de la materia. Acertó en su
explicación sobre el fenómeno, atribuyéndolo a partículas eléctricas
en movimiento y no a un fluido continuo, e inventó la noción al
campo energético como un espacio surcado de líneas de fuerza
invisibles que provocan los movimientos por diferencias de energía.
¿por qué no se podría invertir el procedimiento y producir
electricidad por magnetismo? Un imán es susceptible de engendrar
magnetismo por influencia en un trozo cercano de acero, efecto que
se explica en la doctrina de Ampère por ser el magnetismo un
conjunto de corrientes moleculares. Si corrientes microscópicas, se
pregunta Faraday, producen magnetismo en el hierro, es decir, otras
corrientes microscópicas, ¿por qué una corriente normal,
macroscópica, no provocará corrientes similares en un conductor
vecino? La convicción de Faraday de que la naturaleza daría una
respuesta afirmativa a su pregunta, fue coronada por el éxito en
1831, al descubrir la inducción. Enrolló sobre un anillo de hierro
dulce dos bobinas separadas, pero cercanas entre sí, y conectó la
primera con una batería de Volta y la segunda con un galvanómetro.
En el momento de cerrar y abrir la corriente en las primera de las
bobinas, la desviación de la aguja del galvanómetro indicó la
presencia de una corriente inducida en la segunda bobina. También
en ese proceso, Faraday pudo demostrar que era factible crear
corrientes inducidas al introducir una barra imanada en el interior de
una bobina sin la participación en el experimento de una batería.
Pero las demostraciones, en 1831, de los progresos de las
investigaciones e inventivas de Faraday no pararon en la
descripción anterior. Dentro de sus experimentos presentados ese
año, se encuentra aquel en el cual logra generar corriente constante
por inducción. Hace girar entre los polos de un potente imán un
disco de cobre perpendicular al plano del imán y recoge la corriente
por medio de alambres que rozan en el eje y la circunferencia del
disco. Este experimento de Faraday es la fundación tecnológica
para la partida del desarrollo de tecnologías centradas en la
creación de electricidad.
Había nacido durante los turbulentos días de la
Revolución Francesa en 1791, La niñez de Michael
fue pobre y su educación formal, hasta entonces,
puede ser considerada como bastante mediatizada.
Fascinado por el contenido de unos artículos sobre
electricidad, fabricó una pila voltaica con la que
desarrolló diversos experimentos electroquímicos.

12. .- LEY DE FARADAY
CUANDO SE MUEVE UN CONDUCTOR CORTANDO LAS LINEAS DE UN CAMPO
MAGNETICO (MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE CAMPO Y CONDUCTOR), SE
GENERA UNA F.E.M. EN LAS TERMINALES DEL CONDUCTOR CUYA MAGNITUD
DEPENDE DE LA INTENSIDAD DEL CAMPO, DE LA VELOCIDAD CON QUE EL
CONDUCTOR CORTA LAS LINEAS DE FLUJO Y POR SU PUESTO ES FUNCION
DIRECTA DEL NUMERO DE CONDUCTORES, LO CUAL MATEMATICAMENTE SE
EXPRESA COMO:
E - N d 0 B L v
= =
dt

13. Físico ruso de origen alemán
Nació el 12 de febrero de 1804 en Dorpat.
Profesor en la Universidad de San Petersburgo.
Estudió la conductividad eléctrica, y descubrió,
independientemente, el efecto Joule. Se dedicó
a investigar sobre los efectos de la inducción
eléctrica y de la dependencia de la resistencia
al paso de la corriente eléctrica con la
temperatura. Formuló la ley que lleva su
nombre y que permite una descripción general
de los fenómenos de autoinducción. En ella se
sostiene que el campo creado por la fuerza
electromotriz derivada de un circuito es tal que
tiende a oponerse a la causa que la origina. En
el año 1833 publica los resultados de sus
investigaciones acerca de la dependencia de la
resistencia eléctrica con la temperatura,
llegando a la conclusión de que el valor de la
resistencia de un conductor eléctrico aumenta
y desciende con el incremento o la disminución
de su temperatura. Falleció el 10 de febrero de
1865 en Roma.
Heinrich Friederich Lenz (1804-1865)

14. .-LEY DE LENZ
NOS DICE QUE LAS FUERZAS ELECTROMOTRICES O LAS CORRIENTES
INDUCIDAS SERÁN DE UN SENTIDO TAL QUE SE OPONGAN A LA
VARIACIÓN DEL FLUJO MAGNÉTICO QUE LAS PRODUJERON. ESTA LEY
ES UNA CONSECUENCIA DEL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA
ENERGÍA.
Según la ley de Lenz, al acercar el imán al circuito se genera una
corriente que induce un campo magnético que repele al imán (a).
Cuando la barra imantada se aleja (b), la corriente generada
engendra un campo que tiende a atraer al imán hacia el circuito.

15. Físico alemán. Estrecho colaborador del químico
Robert Bunsen, aplicó métodos de análisis
espectrográfico (basados en el análisis de la radiación
emitida por un cuerpo excitado energéticamente)
para determinar la composición del Sol. En 1845
enunció las denominadas leyes de Kirchhoff, La ley
de Ohm es fundamental en los circuitos eléctricos,
pero para analizar aun el mas simple circuito se
requieren dos leyes adicionales formuladas de
Gustav Robert Kirchhoff. Estas leyes son mas
notables si consideramos que el principal interés de
Kirchhoff se enfoco a su trabajo pionero en
espectroscopia con el connotado químico alemán
Robert En 1847 ejerció como Privatdozent (profesor
no asalariado) en la Universidad de Berlín, y al cabo
de tres años aceptó el puesto de profesor de física en
la Universidad de Breslau. En su intento por
determinar la composición del Sol, Kirchhoff averiguó
que cuando la luz pasa a través de un gas, éste
absorbe las longitudes de onda que emitiría en el
caso de ser calentado previamente. Aplicó con éxito
este principio para explicar a las numerosas líneas
oscuras que aparecen en el espectro solar, conocidas
como líneas de Fraunhofer. Este descubrimiento
marcó el inicio de una nueva era en el ámbito de la
astronomía. En 1875 fue nombrado catedrático de
física matemática en la Universidad de Berlín. Publicó
diversas obras de contenido científico, entre las que
cabe destacar Vorlesungen über mathematische
Physik (1876-94) y Gessamelte Abhandlungen (1882;
suplemento, 1891).
GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF
(1824-1887)

16. .- LEY DE KIRCHOFF
La 1ª Ley.-) La suma vectorial de las caídas de voltaje en
un circuito es igual a la suma de las fuentes que se
encuentran en el.

17. La 2ª Ley.- ) La suma vectorial de las corrientes que
entran en el nodo de un circuito eléctrico es igual a la
suma de las corrientes que salen de ese nodo.

18. PRINCIPIO DE OPERACION
a) CUANDO POR UN CONDUCTOR EN
FORMA DE ESPIRAS SE HACE
CIRCULAR UNA CORRIENTE SE
PRODUCE UN FLUJO MAGNETICO.
b) SI SE DESARROLLA EN UN NUCLEO
DE MATERIAL FERROMAGNETICO, SE
PRODUCE UN CAMPO
CONCENTRADO CUYO CAMINO
PRINCIPAL ESTA DETERMINADO POR
EL CIRCUITO DEL MATERIAL
MAGNETICO.
c) SI SE ARROLLA OTRO CONDUCTOR
EN EL NUCLEO DE MATERIAL
FERROMAG. SE OBTENDRA UN F.E.M.
INDUCIDA EN LAS TERMINALES DE
DICHO CONDUCTOR.

19. PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR
a.-) Perdidas por efecto joule o en el cobre
b.-) Perdidas por Histéresis
c.-) Perdidas por corriente de Foucault o Parásitas
d.-) Perdidas por Saturación
e.-) Perdidas por flujo de Dispersión

20. a.-) Perdidas por efecto joule o en el cobre
Es la resistencia del conductor cuando por estos circulan la corriente.
Se manifiesta por la potencia disipada en forma de calor
PERDIDAS I²R
DEL PRIMARIO
PERDIDAS I²R
DEL SEGUNDARIO
PERDIDAS EN LOS DEVANADOS

21. b.-) Perdidas por Histéresis
Es la Energía que necesitan las moléculas de hierro para que giren y
traten realmente de alinearse con el campo magnético
N S N S N S
N S N S N S
N S
N S N S
S N
S N
S N
S N
S N
S N
N S
N S N S
N S
N S N S
CORRIENTE +
0
-
- 0 +
B
C
G
A
D
F
E
FUERZA MAGNETIZANTE
DENSIDAD
DE
FLUJO
EN
EL
NÙCLEO

22. c.-) Perdidas por Corrientes de Foucault o Parásitas
 Es la circulación de pequeñas corrientes dentro del núcleo, provocadas
por la tensión inducida en el núcleo por el campo magnético
AISLAMIENTO
CORRIENTES PARASITAS
PEQUEÑAS

23. d.-) Perdidas por saturación
 Es todo aumento interior en la corriente primaria después que se ha
alcanzado la saturación en el núcleo ( alta densidad de flujo)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
LA SATURACIÒN SE INICIA EN
ALGUN PUNTO DE ESTE RANGO
CORRIENTE PRIMARIA
NUMERO
DE
LINEAS
DE
FLUJO
EN
EL
NÙCLEO

24. e.-) Perdidas por flujo de Dispersión
 Es la energía no utilizada, derivado a las líneas de flujo producidas por
los devanados, estas no pasan por el núcleo, otras se fugan hacia el
tanque o al espacio mismo.
 P S
PERDIDAS DE FLUJO
FLUJO
UTIL
PERDIDAS DE FLUJO

25. RESUMEN DE PERDIDAS EN EL
TRANSFORMADOR
1.- PERDIDAS EN EL CIRCUITO ELECTRICO (DEVANADOS)
• I 2 R – CORRIENTE DE CARGA
• I 2 R – CORRIENTE DE EXCITACIÓN.
• CORRIENTES DE EDDY – FLUJOS DISPERSOS
2.- PERDIDAS EN EL CIRCUITO MAGNETICOS (NUCLEO)
• HISTERESIS EN LAS LAMINACIONES
• CORRIENTES DE EDDY EN LAS LAMINACIONES
• CORRIENTES DE EDDY EN TORNILLOS Y PLACAS DE SUJECION.
3.- PERDIDAS EN EL CIRCUITO DIELECTRICO. (AISLAMIENTO)
4.- PERDIDAS EN EL SISTEMA MECANICO. (TANQUE Y
ESTRUCTURAS)

26. AUTOTRANSFORMADOR
ES AQUEL EN LOS QUE UNA PARTE DE ARROLLAMIENTO ES
COMÙN AL CIRCUITO PRIMARIO Y AL SEGUNDARIO.
VENTAJAS:
1. MENOR CANTIDAD DE COBRE Y DE HIERRO
2. MENOR COSTO
3. MENOR TAMAÑO, PARA GRANDES POTENCIAS
4. FACIL TRASLADO
5. MENORES PÈRDIDAS.
DESVENTAJAS:
1. RELACIONES DE TRANSFORMACIÒN MODERADAS
2. ALTO RIEZGO POR LA CONDUCTIVIDAD ENTRE EL PRIMARIO
Y EL SECUNDARIO CON TENSIONES ALTAS.
3. POCO AISLAMIENTO ENTRE DEVANADO DE BAJA TENSIÒN Y
EL NÙCLEO..

27. AUTOTRANSFORMADOR
AUTOTRANSFORMADOR DISMINUIR EL VOLTAJE AUTOTRANSFORMADOR AUMENTAR EL VOLTAJE
R
R
P
S R

P
S R R
