1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD ZACATENCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
I.C.E Zacatenco
Ensayo de Transformadores
Profesora: DE LA TORRE Y GARCIA RAUL
Fecha de realización: Fecha de entrega:
Lunes 9 De ABRIL Del 2013 Lunes 18 de ABRIL del 2013
Grupo: 5CM3
Equipo:
BOLETA NOMBRE DE LOS INTEGRANTES FIRMA
2011301411 JUAN Hernández Carlón _________________
2011302438 Santiago Alexis Rocha Gómez _________________
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INDICE
1. Introducción------------------------------------------
2. Partes del Transformador--------------------------------
a) Núcleo---------------------------------------------
b) Devanados------------------------------------------
c) Sistemas de refrigeración--------------------------------
d) Aisladores Pasantes y otros elementos----------------------
e) Placa característica del Transformador----------------------
3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR--------
a) TRANSFORMADOR IDEAL.
b) TRANSFORMADOR REAL.
c) TRANSFORMADOR FUNCIONANDO VACIO
d) TRANSFORMADOR FUNCIONANDO CARGA
4. Tipos de Transformadores---------------------------------
5. Circuito Equivalente de un Transformador---------------------
6. Perdidas en el Transformadores------------------------------
7. Aplicaciones de Transformadores-----------------------------
8. CONCLUCIONES------------------------------------------
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1. INTRODUCION
La Electrotecnia debe introducir al alumno o alumna en la comprensión de los fe-
nómenos eléctricos y electromagnéticos así como en sus aplicaciones, tomando como
punto de partida la integración de conocimientos e instrumentos adquiridos en materias
como Física y química, Tecnología y Matemáticas. De acuerdo con los objetivos y
finalidades de las materias de modalidad la Electrotecnia proporcionará una formación
de carácter específico, y en consonancia con su papel integrador utilizará una
metodología basada en los modelos explicativos y en el método científico, propios de la
Física, y el empleo de métodos de análisis, cálculo y representación gráfica propios de
las Matemáticas. Se pretende, en definitiva, dar una formación científico-práctica
proporcionando al alumnado aprendizajes relevantes que le capaciten para acometer
estudios posteriores y le doten de un cierto grado de polivalencia que permita su
adaptación a los continuos cambios tecnológicos.
Este viene constituido en sí de que trata el:
Transformadores. Constitución. Funcionamiento. Tipos. Conexionado. Características y
magnitudes: potencias e intensidades. Pérdidas. Rendimiento. - Manejo y análisis de
catálogos, placas de características y documentación téc-nica de las distintas máquinas
eléctricas, donde se identifiquen sus principales características y esquemas de
conexionado, arranque y regulación, diferenciando los elementos de protección,
maniobra, control y regulación.
2. PARTES DEL TRANSFORMADOR
El transformador consta de 4 partes principales
a) Núcleo
Se denomina núcleo al sistema que forma su circuito magnético que está constituido
por chapas de acero al silicio actualmente laminadas en frio que son sometidos a un
tratamiento químico especial denominado carline que las recubre de una capa aislante
muy delgada lo que reduce las perdidas en el hierro.
Los circuitos magnéticos están compuestos por las columnas que son parte donde se
montas las culatas y devanados que son las que realizan la unión entre las columnas.
Los espacios entre las columnas y las culatas por la cual pasan los devanados se llaman
ventanas del núcleo según sea su posición se conoces como acorazados o devanados
como se muestra en la siguiente figura.
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b) Devanados
Constituyen el circuito eléctrico del transformador se realizan por medio de
conductores de cobre en forma de hilos redondos o de sección rectangular cuando
requieren secciones mayores estos conductores están recubiertos por una capa aislante
que suele ser de barniz en los pequeños transformadores y que en el caso de pletinas
entra formado por una o varias capas de fibras de algodón o cinta de papel
Según la posición relativa los devanados pueden ser concéntricos o alternados.
 Devanados Concéntricos: los bobinados tienen forma de cilindro coaxiales
generalmente se coloca más cerca de la columna en el arrollamiento de B.T ya
que es más fácil de aislar que el devanado de A.T entre ambos bobinados se
intercala aislante de cartón o papel baquelizado
 Devanados Alternados: los Arrollamientos se subdividen en secciones de tal
forma que las partes de los devanados de A.T o B.T se suceden alternativamente
a lo largo de la columna, para disminuir el flujo de dispersión , es frecuente que
en cada extremo se coloque media bobina que por razones obvias de aislamiento
pertenecen al arrollamiento de B.T se debe señalar que las sobretensiones de
alta frecuencia y particularmente las de frente escarpado ponen a prueba
simultáneamente el aislamiento entre espiras y entre bobinas
Otro procedimiento constructivo para mejorar el comportamiento de un transformador
frente a las sobretensiones es colocar un apantallamiento electroestático rodeado en el
devanado de alta tensión y unido a la línea con ello se consigue crear una distribución
uniforme de la tensión atmosférica sobre todas las espiras esto da lugares a los
transformadores anti resonantes.
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c) Aisladores pasantes y otros elementos
Los bornes de los transformadores de media tensión se llevan al exterior mediante unos
aisladores pasantes de porcelana o rellenos de aire o aceite, Cuando se utilizan altas
tensiones aparece un fuerte campo eléctrico entre el conductor terminal y el borde del
orificio en la tapa superior de la cuba para evitar la perforación del aislador.
Los pasa tapas de un transformador de diferencian por su altura, siendo más alto
cuando la tensión es mayor
Otro elemento que llevan los transformadores de gran potencia es el llamado relé de gas
que protege la máquina de sobrecargas peligrosas o fallas de aislamiento.
Este relé se coloca en el tubo que une la cuba principal con el depósito de expansión y
funciona por el movimiento del vapor de aceite producido por el calentamiento
anómalo del transformador que hace bascular un sistema de dos flotadores el primero es
sensible a las sobre cargas ligeras y el segundo a sobrecargas elevados que dan
formación a una tumultuosa de gas en la cuba principal
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d) Placa características del transformador
La placa característica del transformador es un cartulina metálica xerografiada que
incluye los datos de potencia asignada tensiones y frecuencia su tabla característica es
la siguiente
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e) SISTEMAS DE REFRIGERACION
Una ventaja del aceite sobre el aire es su mayor capacidad de refrigeración, al estar en
contacto con los enrollamientos y el núcleo, el calor generado en el interior de estos por
efecto Joule de las corrientes y por histeresis y corrientes parasitas se transmite hacia el
medio refrigerante externo (aire o aceite) según la circulación del fluido se deba a la
diferencia de densidades o a la impulsión mecánica externa, se habla de
transformadores con refrigeración natural o forzada, las normas clasifican a los sistemas
de refrigeración según el fluido refrigerante primario ( en contacto con las partes activas
del transformador ) y secundario ( normalmente la atmosfera o exterior ) y la forma de
transmisión de calor de uno a otro, se utiliza la letra O para denominar al aceite
mineral, la A para el aire, la W para el agua. Así un transformador OFAN indica que el
aceite circula por el interior de la cuba impulsado por una bomba de circulación y que
cede su calor al aire que circula atreves de los radiadores exteriores por circulación
natural.
El aceite mineral utilizado en transformadores sumergidos tiene en cambio varios
inconvenientes, por una parte tiende con el tiempo a polimerizarse y oxidarse perdiendo
así sus cualidades dieléctricas, por otras pequeñas trazas de humedad que pueden
proceder de la ruptura de cadenas poliméricas de celulosa de papel aislante, reducen
sensiblemente la resistencia de aislamiento. Estos transformadores se instalan, por tanto
con un depósito conservador situado en la parte superior de la cuba, que además de
permitir la expansión del aceite cuando aumenta su temperatura reduce la superficie que
está en contacto con el aire. El otro grave inconveniente del aceite natural es que es
inflamable y requiere por tanto de las correspondientes medidas de extinción de
incendios en la zona en que está instalado, lo cual puede representar un sobrecosto
importante.
3. Principio de un Funcionamiento de un transformado ideal
El funcionamiento del transformador se basa en los fenómenos de inducción
electromagnética (producción de f.e.m. por variación de flujo en un circuito estático o
por corte de flujo en un circuito en movimiento).
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Un transformador elemental está formado por un núcleo de chapas magnéticas, al que
rodean los devanados primario y secundario. Al conectar el devanado primario a una red
de c.a., se establece un flujo alterno en el circuito magnético que, a su vez, inducirá las
ff.ee.mm. E1 y E2, en los dos devanados del transformador.
EN VACÍO: Al aplicar una tensión alterna V1 en el primario (con secundario abierto),
circula una corriente alterna i0 por él y establece el flujo alterno que concatena a N1 y
N2, induciendo una f.e.m. E2 en el secundario, que por estar en vacío, E2 V20. En el
primario, se auto induce la f.c.e.m. (-E1) (fuerza contra electromotriz), que se opone a la
tensión aplicada V1
El phi 0 debido a la menor reluctancia que le presenta el hierro en comparación al aire,
sigue en su mayoría, el circuito ferromagnético. Las líneas de campo que se cierran a
través del aire (espacios entre el núcleo y las bobinas) y que no aportan al flujo principal
0, constituyen el flujo disperso ( d). La corriente i0 está compuesta por una corriente
alterna magnetizaste (im), en fase con el flujo principal que produce y una corriente en
cuadratura, por perdidas magnéticas en el hierro (im, histéresis y Foucault): I0 = im +
im
EN CARGA: Al cerrar el secundario a través de una carga Z, circulará la corriente i2
generando en el arrollamiento secundario un flujo 2 , oponiéndose a la causa que lo
produce o sea, al flujo principal c , por lo que tenderá a disminuirlo y por consiguiente
a –E1 . Esta disminución de la f.e.m. primaria origina un aumento en la corriente
primaria a i1 = i0 + i21, donde la i21 es la corriente i2 referida o reflejada en el
primario. En relación a los flujos, el primario reacciona a esta disminución con un flujo
( 21) de igual magnitud que 2 pero que se adiciona al flujo principal ( c); entonces
el flujo principal o flujo concatenarte ( c) se mantiene igual tanto en carga como en
vacío
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A. Transformador Ideal
Para analizar un transformador, vamos a iniciar su estudio suponiendo que el mismo es
ideal, por lo que debe presentar las siguientes características:
 En las bobinas primaria y secundaria se considera la resistencia despreciable.
 Todo el flujo magnético que se establece en el núcleo es común a ambos
devanados, al suponer nulo el flujo disperso.
 El núcleo no tiene reluctancia.
 El núcleo no tiene perdidas por corrientes parasitas ni por histéresis.
B. TRANSFORMADOR REAL
En el transformador real han de tenerse en cuenta: - El flujo no es común a lo largo del
circuito magnético, debido a la existencia de flujos disperso, tanto en el primario como
en el secundario. - La resistencia óhmica de los devanados no es despreciable, por lo
que habrá de tenerse en cuenta. - El núcleo del transformador está formado por un
apilado de chapas magnéticas, que motivarán unas pérdidas en el hierro. Flujo
disperso: En el transformador ideal se suponía la existencia de un solo flujo a lo largo
del circuito magnético; sin embargo, existe un flujo disperso en el primario y otro en el
secundario debidos a las corrientes primarias y secundarias, respectivamente. En la Fig.,
se representan los flujos dispersos y el flujo medio común a ambos arrollamientos,
cumpliéndose que:
El flujo disperso es variable y da lugar a una f.e.m. inducida, que vendrá dada
Por la expresión:
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Dado que el flujo disperso se cierra a través de un circuito de reluctancia prácticamente
constante (aire, conductores, aislantes), se materializa el efecto del flujo de dispersión
por el de una bobina ficticia de coeficiente de autoinducción Ld, de valor:
El flujo disperso da lugar a que haya de considerarse la presencia de unas bobinas
ficticias (en serie con el primario y con el secundario), que darán lugar a las reactancias
de dispersión Xd1 y Xd2, siempre que circule corriente por los devanados del
transformador. Resistencia óhmica de los devanados: En la mayoría de los casos se
emplea el cobre electrolítico, aunque en algunos países se emplea el aluminio. Los
conductores de los devanados de los transformadores suelen ser de sección circular para
pequeñas intensidades, y en forma de pletina rectangular para intensidades más
elevadas. Estos conductores dan lugar a una resistencia óhmica pura, que puede
considerarse conectada en serie con el bobinado. Para simplificar el circuito eléctrico, se
supondrá que las resistencias de los devanados primario R1 y secundario R2 están
situadas fuera del trasformador.
Las resistencias R1 y R2 producirán caídas de tensión cuando circulen corrientes por los
devanados del transformador, y pérdidas por efecto Joule (R · I²) que se transformarán
en calor. Pérdidas en el hierro: Al someter el núcleo de chapas magnéticas a un flujo
alterno, se producen los fenómenos de histéresis y de corrientes parásitas de Foucalt, las
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cuales, a su vez, originan una pérdida de potencia, que habrá de sumarse a las pérdidas
Joule para dar las pérdidas principales de un transformador.
C. TRANSFORMADOR EN EL VACIO
El comportamiento del transformador en vacío puede verificarse por medio
del ensayo en vacío. En su realización, se conecta el primario a su tensión y
frecuencia nominales, mientras el secundario permanece en circuito
abierto; también puede hacerse el ensayo alimentando el secundario y
dejando en circuito abierto el primario.
Los principales datos a determinar en el ensayo son:
 Las pérdidas en el hierro PFe.
 La corriente de vacío Io.
 La relación de transformación m.
 Determinación de las pérdidas en el hierro:
Al conectar el devanado primario a su tensión nominal, el circuito magnético está
sometido a inducción normal, dando lugar a las pérdidas por corrientes parásitas y por
histéresis. Para reducir la pérdida de energía, y la consiguiente pérdida de potencia, es
necesario que los núcleos que están bajo un flujo variable no sean macizos; deberán
estar construidos con chapas magnéticas de espesores mínimos, apiladas y aisladas entre
sí. La corriente eléctrica, al no poder circular de unas chapas a otras, tiene que hacerlo
independientemente en cada una de ellas, con lo que se induce menos corriente y
disminuye la potencia perdida por corrientes de Foucault.
 Determinación de la corriente de vacío y sus componentes:
La corriente Io viene dada por la lectura del amperímetro A1 conectado en serie con el
devanado sometido a la tensión de red. Las componentes activa y reactiva pueden
deducirse a partir de las lecturas del vatímetro, voltímetro y amperímetro:
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Las componentes activas y reactivas, también, pueden determinarse con la ayuda de un
fasímetro y de la corriente de vacío.
 Determinación de la relación de transformación m en vacío:
La relación de transformación viene dada por la expresión:
En el ensayo de vacío, al estar abierto el circuito de carga, I2 es nula, por lo que se
cumple:
Lo anterior justifica que la relación de transformación puede medirse en vacío como
cociente entre lecturas de voltímetros del primario y secundario.
D. TRANSFORMADOR EN CARGA
El funcionamiento normal de un transformador corresponde al de plena carga o una
fracción de ésta, con la consiguiente variación de sus características con respecto al caso
especial de vacío.
A diferencia del transformador ideal en carga, en el real han de tenerse en cuenta las
resistencias de los devanados, los flujos dispersos y la corriente de vacío.
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Una vez cerrado el circuito secundario a través de una carga de impedancia Z, circulará
una corriente I2, al existir una tensión entre sus bornes, que dará lugar a los amperios
vueltas n2 · I2. Aplicando la ley de Hopkinson al circuito magnético general de un
transformador, se cumplirá:
A su vez, el flujo magnético permanece prácticamente constante para cualquier
régimen de carga, incluido el de vacío, ya que está producido por una corriente Im de
valor constante.
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4. Tipos de Transformadores
A. TRANSFORMADOR DE POTENCIA: Se utilizan para substransmisión y
transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en
subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.
Características Generales: Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20
MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. Y frecuencias de 50 y 60 Hz.
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B. TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION: Se denomina transformadores de
distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores
a 500 kV y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos
como trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para
montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima
de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en
plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias,
edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.
 Descripción:
Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en
media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería,
explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que
requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
 Características Generales:
Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kV y tensiones
primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones
primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en
frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un
conmutador exterior de accionamiento sin carga.
C. Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi
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Descripción:
Se utilizan en interior para distribución
de energía eléctrica en media tensión, en
lugares donde los espacios reducidos y
los requerimientos de seguridad en caso
de incendio imposibilitan la utilización
de transformadores refrigerados en
aceite. Son de aplicación en grandes
edificios, hospitales, industrias, minería,
grandes centros comerciales y toda
actividad que requiera la utilización
intensiva de energía eléctrica.
Características Generales:
Su principal característica es que son
refrigerados en aire con aislación clase
F, utilizándose resina epoxi como medio
de protección de los arrollamientos,
siendo innecesario cualquier
mantenimiento posterior a la instalación.
Se fabrican en potencias normalizadas
desde 100 hasta 2500 kVA,tensiones
primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y
frecuencias de 50 y 60 Hz.
D. Transformadores Herméticos de Llenado Integral
Descripción:
Se utilizan en intemperie o interior para
distribución de energía eléctrica en media
tensión, siendo muy útiles en lugares donde los
espacios son reducidos. Son de aplicación en
zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones
petroleras, grandes centros comerciales y toda
actividad que requiera la utilización intensiva de
energía eléctrica.
Características Generales:
Su principal característica es que al no llevar
tanque de expansión de aceite no necesita
mantenimiento, siendo esta construcción más
compacta que la tradicional. Se fabrican en
potencias normalizadas desde 100 hasta 1000
kV, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35
kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
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E. Transformadores Rústicos
 Descripción: Están diseñados para instalación mono poste en redes de
electrificación suburbanas monofila res, bifilares y trefilares, de 7.6, 13.2 y 15
kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como
alternativa 3 monofásicos.
F. Transformadores Subterráneos
 Aplicaciones
Transformador de construcción adecuada para
ser instalado en cámaras, en cualquier nivel,
pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad
de inmersión de cualquier naturaleza.
 Características
Potencia: 150 a 2000KVA
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión:
216,5/125;220/127;380/220;400/231V
G. Transformadores Auto Protegidos
 Aplicaciones
El transformador incorpora componentes para
protección del sistema de distribución contra
sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y
fallas internas en el transformador, para esto posee
fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión,
montados internamente en el tanque, fusibles de alta
tensión y disyuntor de baja tensión. Para protección
contra sobretensiones el transformador está provisto
de dispositivo para fijación de pararrayos externos
en el tanque.
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 Características
Potencia: 45 a 150KVA
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tension: 380/220 o 220/127V
H. AUTOTRANSFORMADORES
Los autotransformadores se usan
normalmente para conectar dos sistemas
de transmisión de tensiones diferentes,
frecuentemente con un devanado
terciario en triángulo. De manera
parecida, los autotransformadores son
adecuados como transformadores
elevadores de centrales cuando se desea
alimentar dos sistemas de transporte
diferentes. En este caso el devanado
terciario en triángulo es un devanado de
plena capacidad conectado al generador
y los dos sistemas de transporte se
conectan al devanado,
autotransformador. El autotransformador
no sólo presenta menores pérdidas que
el transformador normal, sino que su
menor tamaño y peso permiten el
transporte de potencias superiores.
I. TRANSFORMADOR DE POTENCIAL TT/PP
Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un
secundario de baja tensión. Tiene una potencia nominal muy baja y su único objetivo es
suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con
instrumentos incorporados. Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de
voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores
verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de
precisión, dependiendo de qué tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación
especial.
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J. Transformadores de corriente constante
Un transformador de corriente constante es un transformador que automáticamente
mantiene una corriente aproximadamente constante en su circuito secundario, bajo
condiciones variables de impedancia de carga, cuando su primario se alimenta de una
fuente de tensión aproximadamente constante. El tipo más usual, la disposición de
«bobina móvil», tiene separadas las bobinas del primario y secundario, que tienen
libertad para moverse entre sí, variando por tanto la reactancia de dispersión magnética
del transformador.
Existen disponibles tipos para subestación que proporcionan unos modelos compactos
integrales, que llevan incluidas los accesorios necesarios para el control y protección del
transformador. Los accesorios normales comprenden un interruptor a solenoide
primario, una protección. Contra apertura del circuito, fusibles o cortacircuitos con
fusibles en el primario y descargadores de sobretensiones en el primario y en el
secundario.
Los transformadores de corriente constante de tipo estático no tienen partes móviles y
funcionan según el principio de una red resonante. Esta red normalmente consta de dos
reactancias inductivas y dos capacitivas, cada una de igual reactancia para la frecuencia
de alimentación. Con tal red, la corriente secundaria es independiente de la impedancia
de la carga conectada, pero es directamente proporcional a la tensión del primario.
K. Transformadores para hornos
Los transformadores para hornos suministran potencia a hornos eléctricos de los tipos
de inducción, resistencia, arco abierto y arco sumergido. Las tensiones secundarias son
bajas, ocasionalmente menores de 100 V, pero generalmente de varios centenares de
Volts. La gama de tamaños varía desde algunos kV a más de 50 MVA, con corrientes
en el secundario superiores a 60 000 A. Las corrientes elevadas se obtienen conectando
en paralelo muchas secciones de devanado. La corriente es recogida por barras internas
y llevada a través de la tapa del transformador mediante barras o mediante bornes de
gran corriente.
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L. Transformadores de puesta a tierra
Un transformador de puesta a tierra es un transformador ideado principalmente con la
finalidad de proporcionar un punto neutro a efectos de puesta a tierra. Puede ser una
unidad de dos devanados con el devanado secundario conectado en triángulo y el
devanado primario conectado en estrella que proporciona el neutro a efectos de puesta a
tierra o puede ser un autotransformador trifásico de un solo devanado con devanados en
estrella interconectada, o sea en zigzag.
M. Transformadores móviles
Transformadores móviles y subestaciones móviles. Los transformadores o
autotransformadores móviles están montados normalmente sobre semirremolques y
llevan incorporados pararrayos y seccionadores separadores. Una subestación móvil
tiene, además, a paramenta y equipo de medida y de protección. La unidad se desplaza
por carretera arrastrada por tractores. Los reglamentos estatales y federales sobre
transporte por carretera limitan el peso y tamaño máximos. Las unidades móviles se
usan para restablecer el servicio eléctrico en emergencias, para permitir el
mantenimiento sin interrupción de servicio, para proporcionar servicio durante las
construcciones importantes y para reducir las inversiones en el sistema.
La unidad móvil está proyectada de manera que constituye una unidad compacta de
aplicación múltiple que proporciona la máxima potencia en kV, para el peso admisible.
N. Transformadores para rectificadores
Los transformadores para rectificadores suministran energía a los rectificadores a la
tensión de entrada de c.a. requerida para la tensión de salida de c.c. deseada. Están
construidos en tamaños que llegan hasta los 15 000 kV y a veces superiores. La tensión
del secundario generalmente es baja, variando desde menos de 50 V, para algunos
procesos electrolíticos, hasta 1000 V para otras aplicaciones. La corriente secundaria
generalmente es elevada y puede alcanzar muchos miles de amperes.
Pueden usarse conexiones de transformador que producen desfases para conseguir 12
fases, 24 o incluso más, a fin de reducir los armónicos de la corriente en la entrada de
c.a. Pueden usarse transformadores auxiliares o conexiones entre los devanados de fase
de los propios transformadores del rectificador. Cuando se usan dos devanados
secundarios (como en el circuito en doble estrella) debe haber la misma impedancia
entre el primario y cada devanado del secundario, para obtener ángulos de conmutación
y tensiones de c.c. iguales en los dos circuitos del secundario.
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6.-Circuito Equivalente del Transformador
El desarrollo de los circuitos equivalentes de las maquinas eléctricas no es una
invención moderna está ligada a la evolución de la ingeniería eléctrica
Para realizar en el caso del trasformador el cto equivalente se inicia reduciendo ambos
devanados al mismo número de espiras esto nos dice que el mismo número de espiras
para que este sea equivalente se deben conservar las condiciones energéticas de la
maquina quedando de la siguiente manera el circuito equivalente del trasformador real
reducido al primario
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6.-Perdidas en el Transformador
Las pérdidas del transformador dependen de muchas características como la del material
de la chapa, forma del núcleo, bobinas etc.
Un transformador presenta la siguiente perdidas
 Perdidas de Corriente de Foucalt
 Perdidas por Histeresis
 Perdidas de material del bobinado
 Pérdidas en el cobre: Los fabricantes de transformadores suelen proporcionar el
dato de la potencia activa que tiene el transformador cuando se realiza el ensayo
de cortocircuito. En el ensayo de cortocircuito se conecta el transformador a
tensión nominal, cortocircuitando el secundario. Se mide en este ensayo la
potencia consumida en el transformador en estas condiciones Pcc. A esta
potencia se le denomina pérdidas en el cobre a máxima potencia, porque es la
consumida por los arrollamientos cuando circula la intensidad nominal.
 Pérdidas en el hierro: Estas pérdidas dependen del flujo magnético y como ya
se vio, el flujo solo varía con la tensión y ésta suele ser constante. Quiere esto
decir que las pérdidas en el hierro son constantes ya sea en vacío o en carga
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24. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
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nominal. La corriente en vacío suele obtenerse del ensayo de vacío, en el que se
cuantifica la potencia absorbida y la tensión aplicada. El transformador se
conecta sin ninguna carga en el secundario (en vacío).
7.-APLICACIONES DEL TRANFORMADOR
La aplicación más importante de los transformadores la encontramos en la fase de
transporte de energía eléctrica a larga y media distancia.
Debido a que los conductores reales tienen una cierta resistencia al paso de la corriente
eléctrica, y el transporte desde las centrales eléctricas hasta los lugares de consumo
puede ser de cientos de kilómetros, se tiene que contemplar la perdida de potencia que
se produce en este transporte. La forma de minimizar esta pérdida es efectuando el
transporte a elevadas tensiones y con bajas intensidades. Por lo tanto, se utilizan equipos
de transformadores para elevar la tensión a valores adecuados para el transporte.
Por lo contrario, los equipos conectados a la red no pueden operar a tensiones altas.
Cerca de los lugares de consumo se debe volver a realizar otra transformación de
tensiones, con el fin de corresponder la tensión a los valores de consumo.
8.-CONCLUCIONES
Los transformadores son aparatos que se utilizan en las redes eléctricas como elementos
que nos ayudan a convertir un sistema de tensiones dado, ya sea monofásico o trifásico
en otro sistema de la misma frecuencia pero con diferente valor eficaz, si anticipamos
que esta conversión se efectúa con rendimientos muy próximos a la unidad (es decir, sin
apena perdidas de energía). Las potencias de entrada y salida serán prácticamente las
mismas, lo cual quiere decir que para una determinada potencia transformada las
intensidades en los sistemas de alta y baja tensión son inversamente proporcionales a
las tensiones asignadas en cada lado.
La utilización de un transformador para elevar la tensión de salida de un generador
desde 20 KV hasta 400KV implica que la intensidad en las líneas de transporte (alta
tensión) será 20 veces menor o , si se quiere para una misma densidad de corriente en
las líneas, la sección del conductor podrá también reducirse 20 veces con el
consiguiente ahorro de cables y soportes, debido a su menor peso.
Dado que las tensiones de transporte de cientos de kilovoltios son excesivas para una
utilización directa de la energía eléctrica, es preciso, al final de la línea, reducir la
tensión hasta valores que sean prácticos para su utilización, típicamente 4.2 o 6.25 kV
para usos industriales, o 230/400 V para usos domésticos. De esta función se encargan
también los transformadores.
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