Laboratorio

1. POLARIDAD EN TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS
LABORATORIO N° 3

2. 1. Objetivos.- Los objetivos del presente laboratorio son:
 Conocer la polaridad en transformadores.
 Conocer los tipos de marcas y designación de bornes para laboratorio.
 Aplicación de métodos para determinar la polaridad.
 Determinar la polaridad en transformadores monofásicos.
2. Marco teórico.-
2.1. La Polaridad en transformadores.-
La polaridad de los transformadores indica el sentido relativo instantáneo del flujo de corriente en los
terminales de alta tensión con respecto a la dirección del flujo de corriente en los terminales de baja tensión,
en otros términos también se menciona que la polaridad es cuando las bobinas secundarias de los
transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto,
según el criterio del fabricante, debido a esto, podría ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria
y la de la bobina secundaria circulen en el mismo sentido, o en sentido opuesto.
Para determinar el acoplamiento de un transformador a otros transformadores (puesta en paralelo), es
necesario conocer su diagrama vectorial, lo que justifica plenamente la prueba de polaridad positiva o
negativa fija. Cabe mencionar que en corriente alterna no hay polaridad positiva o negativa fija. La dirección
relativa en la cual los devanados primario y secundario de un transformador, se devanen alrededor del
núcleo, determina la dirección relativa del voltaje inducido en el secundario de los devanados.

3. 2.2. Marcas de polaridad y designación de bornes para el laboratorio.-
La polaridad de un transformador, se puede mostrar por medio de puntos (o también por medio de
triángulos, letras prederminadas en las terminales del primario y secundario, etc) en las terminales del
primario y el secundario.
En transformadores de potencia las terminales están designadas por la letra “H” para el devanado de alto
voltaje y por “x” para el devanado de bajo voltaje, con los subíndices numerales respectivos en cada caso,
esta designación es según las normas ANSI – ABNT.
2.3. La polaridad y sus tipos en transformadores.-
En los transformadores monofásicos, se indica que tiene dos tipos de polaridad, que son las siguientes:
 Polaridad aditiva.
 Polaridad sustractiva.
Se dice que un transformador tiene polaridad aditiva cuando la terminal H1 está diagonalmente opuesto a
la terminal x1, o sea que la polaridad aditiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario está
arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Asimismo, un transformador tiene polaridad
sustractiva cuando la terminal H1 está adyacente a la terminal x1, o sea que la polaridad sustractiva se da
cuando en un transformador el bobinado secundario está arrollado en sentido opuesto al bobinado
primario.

5. 2.4. Métodos para determinar la polaridad en transformadores.-
Para determinar la polaridad en transformadores monofásicos, existen dos métodos conocidos que son: método de
corriente continua y método de corriente alterna.
2.4.1. Método de corriente continua.-
Esta prueba se realiza según el siguiente circuito:
Se aplica tensión en corriente continua al
primario del transformador solo un instante (un
pulso), si en el secundario el voltímetro de
corriente continua instalado en el mismo la
aguja se dirige a la derecha, este terminal será
el de mayor polaridad, en caso contrario, será el
terminal opuesto o negativo del instrumento el
de mayor polaridad.
En función al análisis anterior, se menciona que:
 El borne positivo de la fuente de alimentación en corriente continua es un borne impar designado con H1.
 El borne negativo de la fuente de alimentación en corriente continua es un borne par designado con H2.
El voltímetro mediante el movimiento de su aguja, nos indica lo siguiente:
 Si la aguja del voltímetro de corriente continua gira a la derecha (positivo) es un borne impar, designado por x1 y
el borne negativo del voltímetro de corriente continua es un borne par, designado por x2.
 Si la aguja del voltímetro de corriente continua gira a la izquierda, el borne positivo es un borne par, designado
por x2 y el borne negativo del voltímetro de corriente continua es un borne impar, designado por x1.

6. 2.4.2. Método de corriente alterna.-
Este método para determinar la polaridad consiste, en conectar un puente entre un terminal de la bobina de
referencia (puede ser el primario del transformador) con el terminal de la otra bobina (puede ser el
secundario del transformador), como se observa en la figura.
Después de alimentar con tensión la bobina de referencia del transformador, realizar las mediciones (tres)
con un voltímetro, según se observa en la siguiente figura:
Se analiza las lecturas obtenidas con el voltímetro,
según la siguiente relación:
Si: 𝑉3 = 𝑉1 + 𝑉2 ; el transformador tiene
polaridad aditiva.
Si: 𝑉3 = ± 𝑉1 ∓ 𝑉2 ; el transformador tiene
polaridad sustractiva.

7. 3. Equipo e instrumental para laboratorio.-
Para el presente laboratorio, se utilizara el siguiente equipo, instrumental y material:
 Un transformador monofásico, que tiene las siguientes
características:
o Tensión nominal: Vn = 400 – 230 (V)
o Corriente nominal: In = 6,25 – 10,9 (A)
o Potencia nominal: S = 2,5 kVA
o Frecuencia nominal: f = 50 (Hz)
 Un variador de tensión, con las siguientes características:
o Tensión: V = 0 – 240 (V)
o Capacidad S = 1000 (VA)
 Instrumentos de medición: voltímetros.
 Cables para conexión.

8. 4. Circuito para el laboratorio.-
4.1. Método de corriente continua.- 4.2. Método de corriente alterna.-

9. 5. Descripción del laboratorio.-
5.1. Método de corriente continua.-
 Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4.1.
 Alimentar la bobina de A.T. del transformador con voltaje en corriente continua (se sugiere utilizar una batería
de 9 V en c.c.).
 Determinar en el instrumento de medición el movimiento de la aguja y tomar en cuenta el mismo.
 Se puede invertir la conexión del instrumento de medición para comprobar el movimiento de la aguja en
sentido contrario.
5.2. Método de corriente alterna.-
 Realizar el circuito de laboratorio, como se indica en el punto 4.2.
 Alimentar al transformador con una tensión en corriente alterna (Ej. 110 V, 220 V, 440 V)
 Anotar las lecturas obtenidas por el voltímetro (tres lecturas, según indica el circuito).

10. 6. Lecturas obtenidas en el laboratorio.-
Las lecturas obtenidas en el ensayo de la polaridad por el método de corriente alterna fueron:

12. 7. Cálculos y Gráficos.-
La polaridad del transformador del laboratorio es sustractivo, lo que se demuestra por:
V3 = V1 - V2 =
Los valores obtenidos en laboratorio, los anotamos en el siguiente gráfico:

13. 8. Análisis de Resultados.-
1) Porque realizo este ensayo de la polaridad.
2) En la industria eléctrica cual es la utilidad operativa de realizar esta prueba.
3) Hasta que potencia se construyen los transformadores monofásicos: a) aditivos, b) sustractivos.
4) Que es la polaridad en transformadores monofásicos.
5) Como se evalúa un transformador para ser instalado a diferentes alturas sobre el nivel del mar (por ejemplo
para ser instalado en Oruro, que se encuentra a 3706 msnm).
9. Documentos de referencia.-
Guía de laboratorio de Maquinas Eléctricas II. Ing. Victor Hugo Flores Arancibia.