1. El documento presenta información sobre transformadores, incluyendo electromagnetismo, tipos de transformadores (monofásicos, trifásicos, autotransformadores), conexiones, y conceptos técnicos como pérdidas y ensayos. 2. Se describen las partes principales de un transformador como el núcleo, devanados, y tanque, así como los datos de placa e información requerida. 3. Se explican los diferentes tipos de conexiones para transformadores trifásicos y los grupos de conexión, incluyendo el método

1. 1
TRANSFORMADORES
Prof. César Chilet León
2
Temario
1. Electromagnetismo.
2. El transformador monofásico.
3. El Autotransformador.
4. El transformador trifásico.

2. 2
Electromagnetismo
4
Imán
• Tienen la propiedad de
atraer a las limaduras
de hierro.
• Polos: zona de mayor
atracción magnética.

3. 3
5
Material magnético
• Aquel material que es
capaz de convertirse
en imán con la ayuda
de una fuerza
magnética externa.
En su estado natural
Magnetismo resultante=0
6
Material magnetizado
• Cuando la suma de
todos los imanes
elementales no es nulo

4. 4
7
Material magnético saturado
• Cuando todos los
imanes elementales
están orientados en la
misma dirección y
sentido.El magnetismo de este material
ha llegado a su máximo valor
8
Propiedad
• Corriente por un
conductor crea campo
magnético a su
alrededor.
↑⇒↑ magnéticoCampoI

5. 5
9
Bobina
• A mayor número de
espiras, mayor será la
concentración de
líneas de campo, por
lo tanto mayor será la
intensidad de campo
magnético dentro de
la bobina.
10
Corriente Vs. Flujo magnético
• A mayor corriente
mayor será el flujo
magnético.
• Las corrientes
circulantes son muy
elevadas que pueden
dañar el aislamiento
del conductor.
ALTA
INTENSIDAD DE
CORRIENTE
I (A)
)(Wbφ
FLUJO
MAGNÉTICO
PEQUEÑO

6. 6
11
B vs H
H (A-vuelta)
)(TB
HB ⋅= 0µ
• Densidad de flujo (B).
• Intensidad de campo (H)
)(mansversalsección tr: 2
S
S
B
φ
=
(A)corrientedeintensidad:
(vueltas)espirasdenúmero:
I
N
INH ⋅=
12
Magnetización de un material
• La magnetización de un
material magnético
puede llevarse a cabo
por, la acción de una
fuerza externa
proveniente:
– De un imán.
– De una bobina con
corriente circulante
por ella.

7. 7
13
Electroimán
• Es un imán artificial
como resultado de la
circulación de la
corriente por la bobina
que tiene por núcleo
un material magnético.
14
Electroimán AC
• Como la
corriente que se
le aplica es
alterna, el
núcleo se
magnetiza en un
sentido y en el
otro, pero no de
idéntica forma,
si no formando
un lazo.

8. 8
15
Lazo de histéresisLazo de histéresis
BB
HH
Hm
BBRR
--HHmm
--BBmm
HHcc
BBmm
HHmm
Magnetismo remanente:Magnetismo remanente:
estado del material enestado del material en
ausencia del campoausencia del campo
magnéticomagnético
Campo coercitivo: elCampo coercitivo: el
necesario para anular Bnecesario para anular BRR
CICLO DE HISTÉRESISCICLO DE HISTÉRESIS
16
Tipos de Lazos
• Los tipos de lazo es
función de la
retentividad del
núcleo.
Material de imán permanente
Material acero de transformador

9. 9
17
Pérdidas de Faucault
• Como el flujo
magnético en el
núcleo es variable,
induce corrientes
circulantes que crean
calentamiento.
• Para reducir dichas
pérdidas se lamina el
núcleo del
transformador.
TRANSFORMADOR

10. 10
19
Principio del Transformador
• La bobina primaria crea un flujo magnético
variable, que circula por el núcleo.
• El flujo magnético variable enlazado por el
devanado secundario induce la tensión que
aparece entre sus bornes.
ZU1
I1
U2
I2
20
Definición
• Es un dispositivo el cual mediante inducción
electromagnética transforma tensiones y
corrientes eléctricas alternas o pulsantes entre
dos o más devanados a la misma frecuencia y,
usualmente, a valores diferentes de tensión y
corriente.

11. 11
21
El transformador con carga
• Según el tipo de carga
la tensión en los
terminales de salida
del transformador
disminuye o aumenta.
C
R
L
I2 (A)
E2 (V)
E20
E20=TENSIÓN EN EL SECUNDARIO EN VACÍO
IPC=CORRIENTE DE PLENA CARGA
IPC
22
Función del transformador
• Aislar el circuito del
primario del
secundario.
• Generalmente eleva o
reduce el nivel de
tensión.

12. 12
23
Datos de placa
• Potencia nominal.
• Tensiones nominales AT y BT
• Corrientes nominales AT y BT.
• Frecuencia nominal.
• Tensión de cortocircuito.
• Grupo de conexión.
• Pérdidas de vacío.
• Peso total.
• Peso del aceite.
• Año de fabricación.
24

13. 13
25
26
Tipos de transformadores
• Monofásicos.
• Trifásicos.
• Autotransformador.

14. 14
27
• De pequeña potencia.
• De distribución.
• De potencia.
Tipos de transformadores
28
Partes de un transformador
• Núcleo.
• Devanados.
• Aisladores pasatapas.
• Tanque principal.
• Tanque conservador.
• Desecador de aire.
• Placa de datos.
• Aislamiento.
• Otros.

15. 15
29
Partes de un transformador
30
Conceptos técnicos
• Pérdida sin carga (PFE)
• Pérdida de carga (Pcu)
• Corriente sin carga (lo)
• Tensión de cortocircuito (uCC%)
• Regulación de tensión para una condición de carga
especificada (UREG%)
• Rendimiento

16. 16
31
Ensayos de rutina
• Medición de la relación de transformación, verificación
de la polaridad y relación de fase.
• Ensayo de tensión aplicada a los devanados según
tensión de serie durante un minuto.
• Ensayo de tensión inducida con doble tensión nominal
y como mínimo con el doble de la frecuencia nominal
durante un minuto.
• Ensayo de vacío.
• Ensayo de cortocircuito.
• Medición de la resistencia de los devanados.
• Ensayo de pérdida de carga.
32
Ensayos de Vacío
• Ensayo de pérdida y corrientes sin carga, con tensión y
frecuencia nominales

17. 17
33
Ensayo de cortocircuito
• Medición de la tensión de cortocircuito.
• Para efectuar este ensayo, uno de los devanados del
transformador se pone en corto y se aplica al otro
devanado una tensión a frecuencia nominal tal que
circulen las corrientes nominales por los devanados.
El transformador trifásico

18. 18
Devanado
con N1 espiras
DevanadoDevanado
con Ncon N11 espirasespiras
Devanado
con N2 espiras
DevanadoDevanado
con Ncon N22 espirasespiras
AislanteAislanteAislante
3 transformadores
monofásicos
3 transformadores3 transformadores
monofásicosmonofásicos
ϕ1ϕϕ11
ϕ2ϕϕ22
ϕ3ϕϕ33
ϕ1ϕϕ11 ϕ2ϕϕ22 ϕ3ϕϕ33
Estructura básica de un
transformador trifásico
Estructura básica de unEstructura básica de un
transformador trifásicotransformador trifásico
ϕ1ϕϕ11
ϕ2ϕϕ22
ϕ3ϕϕ33
ϕ=0ϕϕ=0=0
Se puede
suprimir
la columna
central
Se puedeSe puede
suprimirsuprimir
la columnala columna
centralcentral
La suma de los tres flujos
es 0: se pueden unir
todas las columnas en
una columna central
La suma de los tres flujosLa suma de los tres flujos
es 0: se pueden unires 0: se pueden unir
todas las columnas entodas las columnas en
unauna columna centralcolumna central
Eliminando la
columna central se
ahorra material y
peso del trans-
formador
Eliminando laEliminando la
columna central secolumna central se
ahorra material yahorra material y
peso delpeso del transtrans--
formadorformador
Transformador trifásico
ϕ1ϕϕ11 ϕ2ϕϕ22 ϕ3ϕϕ33
Transformador trifásico
de 3 columnas
Transformador trifásicoTransformador trifásico
de 3 columnasde 3 columnas
Si el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente eSi el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente e quilibrado suquilibrado su
análisis se puede reducir al de una fase (las otras son = desfasanálisis se puede reducir al de una fase (las otras son = desfasadas 120º y 240º)adas 120º y 240º)
El circuito equivalente que se utiliza es el mismo, con la tensiEl circuito equivalente que se utiliza es el mismo, con la tensión de faseón de fase
y la corriente de línea (equivalente a conexión estrellay la corriente de línea (equivalente a conexión estrella –– 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.
En un transformador con tres columnasEn un transformador con tres columnas
existe una pequeña asimetría delexiste una pequeña asimetría del circuicircui--
toto magnético: el flujo de la columnamagnético: el flujo de la columna cencen--
traltral tiene un recorrido más corto y, portiene un recorrido más corto y, por
tanto, de menor reluctancia.tanto, de menor reluctancia.
La corriente de magnetización de esa
fase será ligeramente menor.
La corriente de magnetización de esaLa corriente de magnetización de esa
fase será ligeramente menor.fase será ligeramente menor.
Transformador trifásico núcleo
acorazado (5 columnas)
Transformador trifásico núcleoTransformador trifásico núcleo
acorazado (5 columnas)acorazado (5 columnas)
ϕ1ϕϕ11 ϕ2ϕϕ22 ϕ3ϕϕ33
Las dos columnas laterales sirvenLas dos columnas laterales sirven
como camino adicional al flujo. De estecomo camino adicional al flujo. De este
modo, es posible reducir la sección y,modo, es posible reducir la sección y,
por tanto, la altura de la culatapor tanto, la altura de la culata
Transformador trifásico

19. 19
37
Conexiones de transformadores
• Frecuentemente usado para reducir la tensión.
38
• Conexión de los transformadores elevadores en
las centrales de generación
Conexiones de transformadores

20. 20
39
• Usados en media
tensión, uno de los
transformadores
puede ser removido y
operar en delta
abierto.
Conexiones de transformadores
40
• Utilizado raramente, problemas con el desbalance
y con los terceros armónicos.
Conexiones de transformadores

21. 21
41
Desfasaje entre devanados
• Las conexiones
Dy o Yd crean
desfasaje entre
las tensiones
de líneas del
primario y
secundario.
• Los desfasajes
son múltiplo de
30º.
42
Grupo de conexión

22. 22
43
Grupo de conexión
• Es uno de los datos principales de un
transformador, que nos dá la forma de
conexionado y el desfasaje entre las tensiones de
línea.
44
Método del reloj
• La forma como se
conectan los
devanados del
transformador pueden
ser asociados a las
manecillas de un reloj.

23. 23
45
Grupo de conexión
• En las tablas
mostradas a
continuación,
se detallan los
grupos de
conexiones
normalizados
para
transformadore
s de potencia
trifásicos.
46
Grupo de conexión
• debe tenerse en
cuenta que el
esquema de
conexionado es
valido
solamente en el
caso que los
devanados
tengan el mismo
sentido de
arrollamiento.

24. 24
47
Grupo de conexión
48
Grupo de conexión

25. 25
49
N1
V1
Pto. del devanado que
está a V2 voltios
N2 V2V2
N1
V1
Pto. del devanado que
está a V2 voltios
N2 V2V2
Se utilizan cuando se necesita una relación
de transformación de 1,25 a 2. En ese caso
son más rentables que los transformadores
Se utilizan cuando se necesita una relaciónSe utilizan cuando se necesita una relación
de transformación de 1,25 a 2. En ese casode transformación de 1,25 a 2. En ese caso
son más rentables que los transformadoresson más rentables que los transformadores
Prescindiendo de
N2
y conectando
directamente
Prescindiendo dePrescindiendo de
NN22
y conectandoy conectando
directamentedirectamente
N1
V1
Pto. del devanado que
está a V2 voltios
V2
N1
V1
Pto. del devanado que
está a V2 voltios
V2
AUTOTRAFOAUTOTRAFOAUTOTRAFO
ll Ahorro de conductor: se emplean NAhorro de conductor: se emplean N22 eses--
piras menos.piras menos.
ll Circuito magnético (ventana) de menoCircuito magnético (ventana) de meno--
res dimensiones.res dimensiones.
ll Disminución de pérdidas eléctricas yDisminución de pérdidas eléctricas y
magnéticas.magnéticas.
ll Mejor refrigeración (cuba más pequeña).Mejor refrigeración (cuba más pequeña).
ll Menor flujo de dispersión y corriente deMenor flujo de dispersión y corriente de
vacío. (Menorvacío. (Menor vvcccc).).
VENTAJASVENTAJASVENTAJAS
ll Pérdida del aislamiento galvánico.Pérdida del aislamiento galvánico.
ll Mayor corriente de corto (MenorMayor corriente de corto (Menor vvcccc).).
ll Necesarias mNecesarias máás protecciones.s protecciones.
INCONVENIENTESINCONVENIENTESINCONVENIENTES
Autotransformador
50
Autotransformador elevador

26. 26
51
Autotransformador reductor
52
Variac