Introducción al análisis de transformadores maquinas eléctricas estáticas que convierten las tensiones y corrientes en otro mayor u menor.

1. Unidad 2: Transformadores
Prof. Alejandro Paz López

2. Transformadores eléctricos
En esta unidad estudiaremos lo siguiente:
• Partes y tipos de transformadores eléctricos.
• Calculo de parámetros eléctricos de los transformadores eléctricos.
• Pruebas de ensayo de los transformadores eléctricos.
• Diagramas fasoriales y circuitos equivalentes.

3. Transformador
• Es un dispositivo que se usa para
elevar o bajar el voltaje en un
circuito de ca. Está constituido por
una bobina primaria y una
secundaria, devanadas sobre el
mismo núcleo de hierro.
• Una corriente alterna en una
bobina genera a través del núcleo
un flujo magnético que cambia
continuamente. Estos cambios en el
flujo inducen una fem alterna en la
otra bobina.

4. Partes de un transformador
• El transformador está formado
básicamente por un circuito magnético
y dos devanados eléctricos (De estos
devanados, se denomina devanado
primario a aquel por el cual se alimenta
el transformador (lado por donde recibe
la energía) y devanado secundario a
aquel al cual se conecta la carga (lado
por donde entrega la energía).
Por otra parte, un transformador
elevador es aquel en el cual la tensión
de entrada es menor que la de salida,
es decir, aquel en el que el lado de
baja tensión (BT) es el primario y el
lado de alta tensión (AT) es el
secundario. En cambio, un
transformador es reductor cuando la
tensión de entrada es mayor que la de
salida y, por lo tanto, el lado de AT es
el primario y el lado de BT es el
secundario.

5. Núcleo o circuito
magnético
• El circuito magnético está compuesto
por las columnas, que son las partes
donde se montan los devanados y las
culatas, que son las partes que realizan
la unión entre las columnas. Los
espacios entre las columnas y las
culatas, por los cuales pasan los
devanados se llaman ventanas del
núcleo. Según sea la posición relativa
entre el núcleo y los devanados, los
transformadores se clasifican en
acorazados y de columnas.

6. Devanados
• Constituyen el circuito eléctrico
del transformador; se realizan
por medio de conductores de
cobre, en forma de hilos
redondos Según sea la
disposición relativa entre los
arrollamientos de A.T. y B.T.,
los devanados pueden ser
concéntricos o alternados.

7. Sistemas de
refrigeración
• En un transformador, como en
cualquier otro tipo de máquina
eléctrica, existen una serie de pérdidas
que se transforman en calor y que
contribuyen al calentamiento de la
máquina. Para evitar que se consigan
altas temperaturas que puedan afectar
la vida de los aislamientos de los
devanados es preciso dotar al
transformador de un sistema de
refrigeración adecuado.

8. Aisladores pasantes y otros elementos
• Los bornes de los transformadores se
llevan al exterior de la cuba mediante
unos aisladores pasantes de
porcelana, llenos de aire o aceite.
Cuando se utilizan altas tensiones
aparece un fuerte campo eléctrico
entre el conductor terminal y el borde
del orificio en el a tapa superior de la
cuba, y para evitar la perforación del
aislador, este realiza con una serie de
cilindros que rodean el borne metálico
dentro del espacio cerrado que
contiene el aceite.

9. Tipos de transformador
Los trasformadores ya sean trifásicos o monofásicos se pueden clasificar en:
Según su uso
• Transformadores de potencia: Están destinados a transferir potencia, están alimentados
por tensión y frecuencias fijas. Son el 90% de los transformadores que se construyen y sus
potencia oscila entre los VA y los MVA.
• Reguladores de tensión y autotransformadores: Los autotransformadores de contacto
deslizante, los cuales permiten variar a voluntad la relación de espiras y obtener tensión
variable en el secundario, desde cero hasta el valor de la tensión de alimentación o
superior.
• Transformadores de medida o protección: Se utilizan para facilitar la conexión adecuada,
de instrumentos de medida y/o protección. Además permite en el secundario el uso de
tensiones y corrientes normalizadas las cuales son 110V, 220V y 5A.
• Transformadores de comunicación: Se usan en circuitos de equipos de comunicación
previstos para trabajar con tensiones y frecuencias variables. Se diferencian de los
anteriores en que su núcleo es de aire en lugar de hierro.

11. Símbolos empleados para designar un transformador

12. Transformador ideal
• Un transformador ideal es una máquina sin pérdidas, con una bobina de entrada y
una bobina de salida. Las relaciones entre las tensiones de entrada y de salida, y
entre la intensidad de entrada y de salida, se establece mediante dos ecuaciones
sencillas.
En donde a se define
como la relación del
transformación cociente
entre el nro. de espiras
del primario con el
secundario.

13. Transformador real
• Este consiste en dos bobinas de
alambre enrolladas alrededor de un
núcleo del transformador. La bobina
primaria del transformador está
conectada a una fuente de tensión de
ca y la bobina secundaria está en
circuito abierto.
El rendimiento está definido como la relación
entre la energía de salida y la energía de
entrada.
La base del funcionamiento del
transformador se puede derivar de la ley de
Faraday:

14. Perdidas
• Pérdidas en el hierro (𝑷𝒇𝒆): dependen de las características físicas en el núcleo y son
aproximadamente proporcionales al cuadrado de la tensión aplicada. Estas pérdidas
son por histéresis (se disipan en forma de calor durante cada ciclo) y las perdidas por
FOUCAULT (corrientes parasitas o de EDDY y también se disipan en forma de calor
en el núcleo).
• Perdidas de cobre (Pcu): son las pérdidas en las resistencias de los devanados
primario y secundario del transformador. Son proporcionales al cuadrado de la
corriente que circulan por dichas bobinas, se deben especialmente al efecto joule y
dependen de la corriente de carga.
Perdidas totales Pt
Perdida por histéresis Ph
Perdida por corrientes de Foucault Pf
Frecuencia f
Valores a determinar a, b

15. Los ensayos de vacío y de corto circuito
• Con estos ensayos se determinan las perdidas en el hierro (prueba en vacío) y las
perdidas en el cobre (prueba de corto-circuito).
Ensayo de vacío: se realiza
aplicando voltaje al primario y
dejando el secundario en circuito
abierto. Se mide la corriente, el
voltaje y la potencia activa en los
terminales del devanado primario.
Ensayo de corto circuito: se realiza
aplicando un valor reducido de tensión en
el primario, teniendo en
corto circuito los terminales del
secundario. Se mide la tensión, corriente y
potencia en los terminales de
entrada.

17. Gracias por su atención