INTRODUCCION A LOS TRANSFORMADORES

1. Introducción a los Transformadores Eléctricos

2. Origen y Necesidad de los
Transformadores
● Primer sistema de distribución de potencia
en EE.UU.: corriente continua a 120V por
Thomas Edison
● Usado para suministrar potencia a
bombillas incandescentes
● Primera central de Edison: Nueva York,
septiembre 1882
● Problemas: bajos voltajes requerían altas
corrientes, causando:
• Enormes caídas de tensión en las
líneas
• Grandes pérdidas de potencia en
la transmisión
● Área de servicio restringida: estaciones de
generación cada pocas manzanas
● Nikola Tesla propuso un nuevo sistema de
generación en forma alterna

3. La Guerra de las
Corrientes
● Conflicto entre Thomas Edison y Nikola
Tesla
● Edison defendía la corriente continua (CC)
● Tesla promovía la corriente alterna (CA)
● Culminó con la primera estación
generadora de corriente alterna
● Ubicación: Cataratas del Niágara (aún en
funcionamiento)
● Ventajas de la corriente alterna:
• Mejor transporte de energía
• Facilidad para aumentar o
disminuir la tensión
● La invención del transformador eliminó
restricciones de rango y nivel en sistemas
de potencia

4. Propósito Principal del Transformador
● Convertir potencia alterna de un nivel de tensión a otro
● Mantiene la misma frecuencia
● Puede elevar o reducir la tensión
● Otros propósitos secundarios:
• Mostrar voltajes
• Mostrar corrientes
• Transformar impedancias
● En este tema, enfoque principal en transformadores de
potencia

5. Tipos de
Transformadores
● Clasificación por potencia:
● Transformadores de potencia
● Transformadores de comunicación
● Transformadores de medida:
• De tensión
• De intensidad
● Clasificación por utilización:
● Transformadores de seguridad (aisladores, para
juguetes, timbres)
● Transformadores de conexión a la red
● Transformadores para instalaciones de
amplificación
● Transformadores para aparatos electromédicos
● Transformadores de encendido (sistemas de
calderas)
● Transformadores de soldadura
● Clasificación por ambiente:
● Transformadores para interior
● Transformadores para exterior

6. Constitución Básica del
Transformador
● Dos o más bobinas (devanados)
● Devanados de hilo de cobre esmaltado
● Aislados eléctricamente entre sí
● Arrollados alrededor de un núcleo de
material ferromagnético
● Devanado primario: recibe la energía
eléctrica
● Devanado secundario: entrega la energía
transformada
● Núcleo: vía para el flujo magnético y
soporte mecánico

7. Tipos de Construcción de Transformadores
● 1. Transformador tipo núcleo:
Pieza de acero rectangular laminada
Devanados enrollados sobre dos lados del rectángulo
● 2. Transformador tipo acorazado:
Núcleo laminado de tres columnas
Bobinas enrolladas en la columna central
Núcleo: construido con delgadas láminas aisladas
eléctricamente
Objetivo: minimizar corrientes parásitas

8. Disposición de Bobinas y
Aislamiento
● Bobinas primario y secundario enrolladas
una sobre otra
● Bobina de menor voltaje situada en la
parte interna (más cerca del núcleo)
● Ventajas:
1. Simplifica el aislamiento del
devanado de alta tensión
2. Reduce el flujo disperso
3. Mejora la refrigeración
● Materiales aislantes:
● Papel, papel barnizado, fibra, mica, cinta
impregnada, algodón impregnado
● Para transformadores al aire y en baño de
aceite: mismos materiales sin impregnar
(excepto caucho)

9. Conductores y
Aislamiento
● Conductores:
● Hasta 6 mm²: hilos de cobre esmaltado
● Por encima de 6 mm²: cables de muchos
hilos (más flexibles)
● Aislamiento de conductores:
● Algodón (impregnado si no se usa baño de
aceite)
● Transformadores de soldadura (baja
tensión, alta corriente):
• Cintas de cobre sin aislamiento
• La resistencia de contacto evita
fugas de corriente
• La oxidación mejora el
aislamiento

10. Núcleos de Transformadores
● Tipos: núcleo y acorazado
● Funciones:
1. Eléctrica: vía para el flujo magnético
2. Mecánica: soporte de arrollamientos
● Consideraciones:
● Magnetización del núcleo consume energía eléctrica
● Cambio constante de magnetización origina pérdidas
● Minimización: uso de chapas con ciclos de histéresis estrechos
(hierro dulce)
● Corrientes parásitas (Foucault) generan pérdidas adicionales
● Solución: chapas finas aisladas entre sí

11. Núcleo Tipo Núcleo
● Características:
● No es macizo
● Formado por paquete de chapas
superpuestas
● Chapas aisladas eléctricamente entre sí
● Construcción:
● Chapas cortadas en forma de U e I
● Colocación alternada: U-I-U-I...
● Capa siguiente: posiciones invertidas
● Aislamiento entre chapas:
● Barnices especiales
● Papel de seda
● Oxidación de chapas con chorro de vapor

12. Núcleo Tipo Acorazado
● Características:
● Diseño más perfecto
● Reduce la dispersión del campo magnético
● Construcción:
● Armado por partes
● Chapas en forma de E e I
● Colocación alternada para evitar
coincidencia de juntas
● Entrehierro:
● Pequeñas separaciones donde los filos del
hierro no coinciden perfectamente
● Causa pérdida de líneas de campo
magnético
● Presente en ambos tipos de núcleo (2 en
tipo núcleo, 1 en acorazado)

13. Pérdidas en el Núcleo
● 1. Pérdidas por histéresis:
Causadas por cambios en la magnetización
Minimizadas con materiales de ciclo de histéresis
estrecho
● 2. Pérdidas por corrientes parásitas (Foucault):
Generadas por variación del campo magnético
Asociadas a la resistencia óhmica del hierro
Reducidas usando chapas finas y aisladas
Consecuencias de un núcleo macizo:
● Pérdidas excesivas por corrientes parásitas
● Calentamiento excesivo del núcleo

14. Transformadores de
Medida
● Función: Permitir mediciones de altas
tensiones o corrientes
● Tipos:
● 1. Transformadores de tensión
● 2. Transformadores de intensidad
● Principio de funcionamiento:
Convierten valores elevados a
proporcionales más pequeños
Permiten uso de aparatos de
medida estándar
Escala del aparato ajustada para
mostrar valores reales del primario
Ventajas:
Posibilitan mediciones de valores
muy altos
Aumentan seguridad en
mediciones de alta tensión/corriente

15. Aplicaciones Especiales
de Transformadores
● 1. Transformadores de seguridad:
Aisladores
Para juguetes
Para timbres
● 2. Transformadores de conexión a la red
● 3. Transformadores para instalaciones de
amplificación
● 4. Transformadores para aparatos
electromédicos
● 5. Transformadores de encendido:
Sistemas de calderas
● 6. Transformadores de soldadura:
Campo de dispersión regulable

16. Materiales en Transformadores
● Núcleo:
● Hierro dulce (ciclo de histéresis estrecho)
● Chapas finas aisladas
● Bobinados:
● Cobre esmaltado
● Cables de múltiples hilos para secciones grandes
● Aislantes:
● Papel, barniz, fibra, mica
● Cinta y algodón impregnados
● Aceite (para transformadores sumergidos)
● Carcasa:
● Acero (para protección y soporte)

17. Refrigeración de
Transformadores
● Métodos de refrigeración:
● 1. Refrigeración natural por aire (AN)
● 2. Refrigeración forzada por aire (AF)
● 3. Refrigeración por aceite (OA)
● 4. Refrigeración por aceite con circulación
forzada (OF)
● Importancia:
Disipa el calor generado por
pérdidas
Prolonga la vida útil del
transformador
Mantiene la eficiencia operativa
Consideraciones:
Tamaño y potencia del
transformador
Ambiente de instalación
Requisitos de mantenimiento

18. Eficiencia y Pérdidas en
Transformadores
● Eficiencia = (Potencia de salida / Potencia
de entrada) × 100%
● Tipos de pérdidas:
● 1. Pérdidas en el núcleo (pérdidas en el
hierro):
Pérdidas por histéresis
Pérdidas por corrientes parásitas
● 2. Pérdidas en los devanados (pérdidas en
el cobre):
I²R pérdidas
Fórmula de pérdidas totales:
P_total = P_núcleo + P_devanados
● Estrategias para mejorar la eficiencia:
Uso de materiales de alta calidad
en el núcleo
Optimización del diseño de
bobinados
Mejora de los sistemas de
refrigeración

19. Relación de Transformación
● Definición: Relación entre el número de vueltas del devanado
primario y secundario
Fórmula: a = N / N = V / V = I / I
₁ ₂ ₁ ₂ ₂ ₁
● Donde:
a = relación de transformación
N , N = número de vueltas en primario y secundario
₁ ₂
V , V = tensiones en primario y secundario
₁ ₂
I , I = corrientes en primario y secundario
₁ ₂
● Aplicaciones:
Determina la relación entre tensiones y corrientes
Fundamental para el diseño y selección de
transformadores

20. Regulación de Tensión en
Transformadores
● Definición: Capacidad de mantener un voltaje de
salida constante ante cambios de carga
● Fórmula:
Regulación (%) = ((V_sin_carga - V_plena_carga) /
V_plena_carga) × 100
● Métodos de regulación:
● 1. Cambiadores de tomas:
En carga (OLTC)
Fuera de carga (DETC)
● 2. Transformadores de regulación
● 3. Autotransformadores regulables
● Importancia:
Mantiene la calidad del suministro eléctrico
Compensa las caídas de tensión en
la red

21. Próximos Temas:
Funcionamiento y
Características
● En los próximos videos tutoriales:
● 1. Funcionamiento de transformadores
monofásicos:
● Principio de inducción electromagnética
● Ley de Faraday
● Ley de Lenz
● 2. Características de transformadores:
● Curva de magnetización
● Factor de potencia
● Rendimiento
● 3. Transformadores trifásicos:
● Conexiones (estrella, triángulo, zigzag)
● Grupos de conexión
● Transformadores especiales (Scott, Le
Blanc)
● ¡Continuaremos profundizando en estos
fascinantes dispositivos!