Cartilla Modulo Familiar (1) (3) 1s1j4m

TRANSFORMADORES ELECTRICOS

DUBERNEY BUSTAMANTE SÁNCHEZ

TALLER # 6

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA PASCUAL BRAVO

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA

MEDELLÍN 18 MARZO

2019

1. HISTORIA DEL TRANSFORMADOR ELÉCTRICO. CUANDO LO BUSCÓ EN YOUTUBE.COM, ¿CUÁL VIDEO LE GUSTO MÁS Y POR QUÉ? 2. ZRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: (BOBINAS, NÚCLEO, TIPOS Y VENTAJAS) 3. DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR 4. ESPIRAS EN LOS DEVANADOS 5. RELACION DE TRANSFORMACION, EN VOLTAJE, CORRIENTE, Y POTENCIA 6. TIPOS DE TRANSFORMADORES 7. TRANSFORMADOR MONOFÁSICO, 1 Ø 8. POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO (1Ø), TIPOS, ILÚSTRELAS 9. CÓMO SE DETERMINA? 10. “MARCAS” DE UN TRANSFORMADOR 1 Ø. (LETRAS DE IDENTIFICACIÒN) 11. EFICIENCIA DEL TRANSFORMADOR MONOFÀSICO, 1 Ø 12. PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR 1 Ø, TIPOS, UNIDADES NTC-818, NTC 819?? 13. CÒMO SE HALLAN LAS PERDIDAS, PROCEDIMIENTO PARA CADA UNA 14. EL “TAP” DEL TRANSFORMADOR, USO, ESQUEMA (CAMBIADOR DE DERIVACIONES) 15. TRANSFORMADOR TRIFÀSICO, 3 Ø 16. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO, 3 Ø 17. DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR TRIFÀSICO, 18. RELACION DE TRANSFORMACION, EN VOLTAJE, CORRIENTE, POTENCIA 19. TIPOS DE TRANSFORMADORES 3 Ø 20. ACOPLE DE LOS TRANSFORMADORES 3 Ø 21. POLARIDAD DE LOS TRANSFORMADORES 3 Ø, CÓMO SE LE CONOCE? 22. GRUPOS DE CONEXION, QUÉ SON?, CUÁLES SON? 23. CUÁLES SON LAS PRUEBAS TIPO PARA UN TRANSFORMADOR Y CÓMO SE REALIZAN? 24. CAMBIADOR DE DERIVACIONES, “TAP” DEL TRANSFORMADORES 3 Ø, ESQUEMA 25. TIPOS DE REFRIGERACION PARA TRANSFORMADORES 3 Ø 26. ACOPLE DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS, 1 Ø EN BANCOS TRIFÁSICOS 3 Ø 27. PARA QUÉ SE USAN?. ESQUEMAS Y VOLTAJES 28. AUTOTRANSFORMADORES, AUTOTRAFOS 29. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO, NÚCLEO, DEVANADOS 30. RELACIÒN DE TRANSFORMACIÓN 31. POTENCIA DE LOS AUTOTRANSFORMADORES 32. VENTAJAS/DESVENTAJAS DE LOS AUTOTRANSFORMADORES 33. USOS DE LOS AUTOTRANSFORMADORES 34. TRANSFORMADORES DE MEDIDA, (TRANSFORM PARA INSTRUMENTOS), TIPOS USOS. 35. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 36. PARA QUÉ SE USAN? 37. ILUSTRE LAS CONEXIONES CON LA SIMBOLOGÍA

38. VIDEOS, VIDEOS 39. VISITE LA PÁGINA HTTP://MAXWELL.AMAWEBS.COM/ MAXWELL

TRANSFORMADORES

40. ILUSTRE CON 4 FOTOGRAFIAS LO ENCONTRADO DE TRANSFORMADORES 41. VISITE ESTA PÁGINA HTTP://WWW.RYMEL.COM.CO/ 42. ¿QUÉ ENCONTRÓ?

1. HISTORIA DEL TRANSFORMADOR ELÉCTRICO, CUANDO YOUTUBE.COM ¿CUÁL VIDEO LE GUSTO MÁS Y POR QUÉ?

LO

BUSCÓ

EN

El primer dispositivo que puede ser considerado como un transformador es el patentado por Otto Bláthy, Miksa Déri y Károly Zipernowsky en 1885 y que fue denominado modelo ZDB, iniciales de sus apellidos. Este dispositivo estaba basado, tanto en su estructura como en su principio de funcionamiento, en el anillo de Faraday, que puede apreciarse en la imagen inferior.

Los experimentos de Faraday datan de 1831, es decir medio siglo antes del invento del transformador. Si nos preguntamos a qué se debe este retraso en su aparición la respuesta es relativamente sencilla: en los comienzos de la electricidad, ésta se producía en su forma continua y en ese caso el transformador no resultaba necesario. No fue hasta más adelante, cuando empezaron a aparecer los problemas relativos al transporte de la electricidad y las pérdidas energéticas que se producían en forma de calor, cuando el transformador se presenta como un dispositivo sumamente útil. Ese primer transformador, o si quieres llamarlo así, bobina de encendido, funcionaba con la corriente continua proporcionada por la batería, en el momento del arranque y por la dinamo seguidamente cuando el motor empezaba a girar. Si te parece una incongruencia que inicialmente no se usara el transformador porque la corriente era continua y que una de sus primeras aplicaciones fuera en el automóvil precisamente con corriente continua, la explicación la tienes que buscar en el uso de la batería. Aún en la actualidad se sigue manteniendo el principio de funcionamiento, aunque la electrónica ha mejorado notablemente su eficiencia. Los ciclos de carga y descarga de la citada batería obligan a producir la electricidad en su forma continua, sino ésta se destruiría y eso obliga a alimentar al sistema de encendido con la corriente que produce el alternador, eso sí, previamente rectificada a continua con un puente de diodos.

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: (BOBINAS, NÚCLEO, TIPOS Y VENTAJAS) El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, cuya explicación matemática se resume en las ecuaciones de Maxwell. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario o inductor, producida esta por la corriente eléctrica que lo atraviesa, se produce la inducción de un flujo magnético en el núcleo de hierro. Según la ley de Faraday, si dicho flujo magnético es variable, aparece una fuerza electromotriz en el devanado secundario o inducido. De este modo, el circuito eléctrico primario y el circuito eléctrico secundario quedan acoplados mediante un campo magnético. La tensión inducida en el devanado secundario depende directamente de la relación entre el número de espiras del devanado primario y secundario y de la tensión del devanado primario. Dicha relación se denomina relación de transformación

NÚCLEO El núcleo de un transformador es la zona por la que circula el campo magnético entre los devanados primario y secundario. Dependiendo de la finalidad del transformador, puede tener varias formas y estar constituido por diferentes materiales. MATERIAL El núcleo está formado habitualmente por varias chapas u hojas de metal (generalmente material ferromagnético) que están apiladas una junto a la otra, sin soldar, similar a las hojas de un libro. La función del núcleo es mantener el flujo magnético confinado dentro de él y evitar que este fluya por el aire favoreciendo las perdidas en el núcleo y reduciendo la eficiencia. La configuración por láminas del núcleo laminado se realiza para reducir las corrientes de Foucault y, consiguientemente, reducir las pérdidas de energía en el núcleo. Algunos transformadores no tienen núcleo y se les denomina transformadores sin núcleo o con núcleo de aire. Un núcleo de aire es esencialmente un núcleo sin pérdidas por histéresis o corrientes de Foucault. Sin embargo, la inductancia de dispersión es muy alta, siendo inapropiados para la transmisión de potencia. Por el contrario, tienen un ancho de banda muy alto y se emplean frecuentemente en aplicaciones de radiocomunicación. Dentro del concepto de transformadores de núcleo de aire entran también los sistemas de carga inalámbrica y las bobinas de Tesla. BOBINAS Las bobinas son componentes que están formados por un alambre esmaltado de determinado calibre que se devana en un núcleo, este puede ser de material ferroso o de aire. El tipo de núcleo determina la inductancia de la bobina; si se utiliza núcleo con de ferrita la inductancia será mayor que con un núcleo de aire. MATERIAL Las bobinas son generalmente de cobre enrollado en el núcleo. Según el número de espiras (vueltas) alrededor de una pierna inducirá un voltaje mayor. Se juega entonces con el número de vueltas en el primario versus las del secundario. En un transformador trifásico el número de vueltas del primario y secundario debería ser igual para todas las fases. Disposición El devanado primario y secundario se suelen arrollar uno dentro del otro. La razón es reducir al máximo la inductancia de dispersión y aprovechar al máximo el núcleo magnético disponible. Entre los arrollamientos es necesario una capa aislante, puesto que ambos funcionan a tensiones diferentes. Para evitar tener espesores de capa aislante demasiado gruesos, lo más habitual es encontrar el devanado de baja tensión arrollado sobre el núcleo y el devanado de alta tensión arrollado sobre el devanado de baja tensión. TIPOS DE TRANSFORMADORES Existen diferentes tipos de transformadores y diversas formas de clasificar a los transformadores. Tanto como por su funcionalidad (de potencia, comunicaciones, de media),

Por su fabricación pueden ser: HUMEDOS (enfriado por aceite) SECOS (autoenfriados por aire) Por sus devanados pueden ser: De SUBIDA de voltaje para los casos en que se requiera de elevar la tensión o corriente.

(ELEVADOR),

De BAJADA de voltaje (REDUCTOR), para los casos en que se requiera de una tensión o voltaje menor al recibido. Los devanados o bobinas se pueden fabricar de cobre/cobre o aluminio/aluminio. Los valores de transformación dependerán de la diferencia entre el bobinado de los devanados, es decir, si el primer devanado tiene el doble de vueltas que el secundario la tensión de salida será menor a la de entrada y así, a su vez, en el caso contrario. Por su clase pueden ser: Baja Tensión Media Tensión Alta Tensión. Esto es la tensión en su devanado primario.

de

voltaje

de

entrada

(acometida)

Por su diseño y funcionalidad pueden ser: Tipo Poste. Tipo Pedestal. Tipo Sumergible. De Aislamento. De Potencia. Autoprotegidos. -protección contra cortocircuito, fallas internas y sobrecargas. Herméticos y Encapsulados con resina epóxica De Distribución. Tipo Subestación, con y sin gargantas. Tipo Estación.

que

soportan

Por su Factor de Aislamiento: K1, K4, Kn... donde "n" es el número de armónico que se está aislando Por su Temperatura pueden ser: Tipo "B" Tipo "F" Tipo "H" 3. DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR Los devanados de los transformadores se pueden clasificar en baja y alta tensión, esta distinción es de tipo global y tiene importancia para los propósitos de la realización práctica de los devanados debido a que los criterios constructivos para la realización de los devanados de baja tensión, son distintos de los usados para los devanados de alta tensión. Para los fines constructivos, no tiene ninguna importancia la función de un devanado, es decir, quesea primario o el secundario, importa solo la tensión para la cual debe ser previsto. Otra clasificación de los devanados se puede hacer con relación a la potencia del transformador, para tal fin existen devanados para transformadores de baja potencia, por ejemplo de 1000 a 2000VA y para transformadores de media y gran potencia. Los devanados para transformadores de pequeña potencia son los más fáciles de realizar. En este tipo de transformadores los devanados primario y secundario son concéntricos y bobinado sobre un soporte aislante único. Por lo general, se usan conductores de cobre esmaltado, devanados en espiral y con capas sobrepuestas. Por lo general, el devanado de menor tensión se instala más cerca del núcleo interponiendo un cilindro de papel aislante y mediante separadores, se instala en forma concéntrica el devanado de tensión mayor. Los extremos de los devanados (denominados también principio y final del devanador) se protegen con aislante de forma de tubo ESPIRAS EN LOS DEVANADOS Pues una espira es simplemente una forma que podemos darle a un hilo conductor. Si cogemos un hilo y lo doblamos de manera que tenga una forma por ejemplo de círculo tendremos una espira, de cuadrado también o de rectángulo, en definitiva doblarlo tal que cree una forma de superficie cerrada. Imaginemos que tenemos una varilla de hierro y la queremos transformar en un aro de canasta de baloncesto, le daremos una forma tal que la pelota pueda pasar a través, es decir, forma de aro. La idea es hacer lo mismo con un conductor a fin de que pase a través de ese aro, en lugar de una pelota, un campo magnético. Si enrollamos un conductor sobre un cilindro imaginario como si fuera un muelle cada una de sus vueltas forma un “aro” y por tanto será una espira, a esta disposición se le llama bobina.

Los devanados en espiral continuo de transformadores de distintas potencias y tensiones se diferencian por el número de espiras y bobinas, por la sección ya aislamiento de los conductores, el número de conductores en paralelo, el tamaño de los canales y el número de cuñas separadoras, la ubicación de las derivaciones de regulación, las dimensiones axiales, los diámetros interno y externo, la ubicación de las conexiones entre bobinas, la existencia o ausencia de anillos capacitivos y otros. 4. RELACION DE TRANSFORMACION, EN VOLTAJE, CORRIENTE, Y POTENCIA En un transformador, la relación de transformación es el número de vueltas del devanado primario dividido por el número de vueltas de la bobina secundaria; la relación de transformación proporciona el funcionamiento esperado del transformador y la tensión correspondiente requerida en el devanado secundario. Si se requiere una tensión secundaria menor que la tensión primaria – transformador reductorel número de vueltas en el secundario debe ser menor que en primario, y para transformadores elevadores es al revés; cuando la relación de transformación reduce la tensión, eleva la corriente y viceversa, de manera que la relación de transformación de corriente y tensión en un transformador ideal está directamente relacionado con la relación de vueltas o espiras. Un transformador hace uso de la ley de Faraday1 y de las propiedades ferromagnéticas de un núcleo de hierro para subir o bajar eficientemente el voltaje de corriente alterna (AC). Por supuesto no puede incrementar la potencia de modo que si se incrementa el voltaje, la corriente es proporcionalmente reducida, y viceversa El transformador es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro de diferente amplitud, que entrega a su salida. Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan: • Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y • Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado La bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje (ley de Faraday). En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (por ejemplo a una resistencia, una bombilla, un motor, etc.) La relación de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje.

5. TIPOS DE TRANSFORMADORES

POR SU FASE MONOFÁSICOS Los transformadores monofásicos sonempleados frecuentemente parasuministrar energía eléctrica paraalumbrado residencial, toma-corrientes, acondicionamiento de aire, y calefacción.

POR SU FASE TRIFÁSICOS Es el de más extensa aplicación en los sistemas de transporte y distribución de energía eléctrica. Este tipo de transformadores se construyen para potencias nominales también elevadas. Se puede decir que está constituido por tres transformadores monofásicos montados en un núcleo magnético común.

AUTOTRANSFORMADOR El autotransformador puede ser considerado simultáneamente como un caso particular del transformador o del bobinado con núcleo de hierro. Tiene un solo bobinado arrollado sobre el núcleo, pero dispone de cuatro bornes, dos para cada circuito, y por ello presenta puntos en común con el transformador. El principio de funcionamiento es el mismo que el del transformador común.

TRANSFORMADOR DE IMPEDANCIA Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión (Tarjetas de red, teléfonos,etc) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. Los transformadores de impedancia se construyen generalmente a partir de un núcleo de ferrita o hierro pulverizado que puede encontrarse en forma de anillo, toroide o barra casi siempre cilíndrica. DE POTENCIA Son los que se utilizan en las subestaciones y transformación de energía en alta y media tensión. Son Dispositivos de grandes tamaños, los transformadores de potencia deben ser muy eficientes y deben disipar la menor cantidad posible de energía en forma de calor durante el proceso de transformación. Las tasas de eficacia se encuentran normalmente por encima del 99% y se obtienen utilizando aleaciones especiales de acero para acoplar los campos magnéticos inducidos entre las bobinas primaria y secundaria.

COMUNICACIONES Previstos para trabajar con tensiones y frecuencias variables. Se emplean, fundamentalmente, en aplicaciones electrónicas.

DE MEDIDA Los transformadores de medida permiten aislar los dispositivos de medición y protección de la alta tensión. Trabajan con corrientes o tensiones proporcionales las cuales son objeto de monitoreo, y consiguen evitar perturbaciones que los campos magnéticos pueden producir sobre los instrumentos de medición.

ELEVADOR/REDUCTOR DE VOLTAJE Los Transformadores Reductores y Elevadores permiten a los operadores aumentar o disminuir la tensión eléctrica (VCA) para coincidir con los requisitos de carga.

DE AISLAMIENTO Los transformadores de aislamiento tienen una relación de 1:1 entre sus devanados primario y secundario. Lo que significa que ambos devanados tienen las mismas espiras (vueltas), por lo cual su salida entrega el mismo voltaje que se aplicó a la entrada. Se utiliza principalmente como medida de protección.

DE ALIMENTACIÓN Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible térmico que corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste se queme. Es utilizado principalmente para alimentar circuitos electrónicos.

CON DIODO DIVIDO Es un tipo de transformador de línea que incorpora diodos rectificadores para proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo dividido porque está formado por varios diodos más Pequeños repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicado.

DE FRECUENCIA VARIABLE Son pequeños transformadores de núcleo de hierro que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para comunicaciones, medidas y control.

DE PULSOS Un transformador de pulso es un transformador mejorado que produce pulsos eléctricos de gran velocidad y amplitud constante. Suelen utilizarse en la transmisión de información digital y en transistores (especialmente con circuitos conductores de compuerta).

FLYBACK Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con tubo de rayos catódicos para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Además suele proporcionar otras tensiones para el tubo (foco, filamento, etc). Tiene la característica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados.

HÍBRIDO Es un transformador de aplicación en los teléfonos, tarjetas de red, etc. Este transformador se encarga de dividir las señales de entrada y las de salida. Convierte la comunicación bidireccional sobre dos hilos en dos conexiones unidireccionales a dos hilos, que entonces se le conoce como comunicación a 4 hilos.

BALUN Es muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La línea se equilibra conectando a la toma intermedia del secundario del transformador.

6. TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Un Transformador Monofásico es un dispositivo eléctrico diseñado para transferir corriente alterna o tensión de un circuito eléctrico a otro. Por inducción electromagnética. UN transformador puede diseñarse para subir o bajar las tensiones. Los transformadores por lo general tienen una larga vida útil si trabajan en condiciones normales. También es un componente electrónico, que transmite energía eléctrica de un circuito a otro sin modificar su frecuencia. Termina su aplicación a través de la inducción electromagnética. Básicamente, se compone de alambre inductivo y un centro de acero cubierto que ayudan a la transferencia de energía eléctrica.

Los fabricantes de transformadores ofrecen una variedad diferente, con el fin de cumplir con los requisitos solicitados.

7. POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO, TIPOS, ILÚSTRELAS

Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan ya sea en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, esto según el criterio del fabricante. Debido a esta situación, podría ser que la intensidades de corriente eléctrica en la bobina primaria y la intensidad de corriente en la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.

TIPOS Adictiva: Cuando sus bornes sean de polaridad opuesta. Sustractiva: Cuando sus bornes homólogos tengan igual polaridad

.

8. ¿CÓMO SE DETERMINA? Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx).

9. “MARCAS” DE UN TRANSFORMADOR. (LETRAS DE IDENTIFICACIÒN)

MARCAS Circutor Scaldalai Ilusyon Myat 10. EFICIENCIA DEL TRANSFORMADOR MONOFÀSICO Eficiencia del transformador monofásico Los transformadores de distribución están presentes en todas las instalaciones industriales y comerciales. Ellos permanecen conectados de forma continua y es poca la información que se tiene respecto de sus rendimientos, quizás debido a que es poca la injerencia que tiene el respecto de estos equipos.

Un transformador de distribución normal tiene pérdidas debido a varias razones: Pérdidas en el devanado primario (I²R). Pérdidas en el devanado secundario (I²R). Pérdidas de magnetización (función de frecuencia y del hierro del núcleo). Pérdidas de origen dieléctrico (por el medio aislante, aceite por ejemplo) Pérdidas de tipo parasitarias (asociadas a corrientes parásitas).

11. ¿PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR, TIPOS, UNIDADES NTC-818, NTC 819? Y 12. ¿CÒMO SE HALLAN LAS PERDIDAS, PROCEDIMIENTO PARA CADA UNA Ninguna máquina eléctrica es ideal, es decir siempre tienen algún tipo de perdida al realizar un trabajo, siendo estas estáticas o dinámicas En el caso del transformador estas pérdidas son estáticas. se dividen en dos grandes grupos: MAGNÉTICAS Por ciclos de histéresis Por corrientes parásitas (corrientes de Foucault)(pérdidas en el hierro)

ELÉCTRICAS Por resistencia. Reactancia de dispersión

PÉRDIDAS MAGNÉTICAS -La permeabilidad del material ferromagnético no tiende a infinito, por lo que la corriente de excitación para necesaria para magnetizar el núcleo no es despreciable, como se supuso en el ideal. -La permeabilidad del material ferromagnético no es constante tendiendo a bajar considerablemente con alto grado de excitación y el núcleo se satura.

PÉRDIDAS POR HISTÉRESIS Al aplicar un voltaje alterno se produce en el núcleo un flujo alterno también. para construir la gráfica de corriente de excitación se usa una serie de puntos de la gráfica de flujo distanciados 30 grados y estos se refieren al ciclo de histéresis y cada referencia baja al sistema coordenado de corriente obteniendo así la forma de la curva de excitación. La onda no es senoidal, debido a la gran área de histéresis. La onda se retrasa una ángulo apreciablemente menor de 90° respecto al voltaje. Este tipo de pérdidas se pueden reducir con aleaciones de pequeña ares de histéresis y diseñando la sección transversal del núcleo de tal magnitud, que para el flujo que requiere la bobina se produzca un bajo nivel de saturación. la corriente se aproxima más a la forma senoidal y su desfasamiento se acercaría más a los 90°

PÉRDIDAS PARÁSITAS

POR

CORRIENTE

Las corrientes parásitas se producen debido a que el núcleo es conductor de la electricidad. Por lo que se organizan circuitos en forma de espiras cerradas, rodeando las líneas de flujo magnético. Como el flujo es variable en el tiempo, se inducen en las espiras, fuerzas electromotrices, y estas a su vez producen corrientes circulantes en forma de remolino. Estas corrientes reciben el nombre de corrientes parásitas, corrientes de eddy o corrientes de Foucault. Las pérdidas se producen debido al calentamiento del núcleo, y la energía pérdida se induce desde el primario como si lo necesitara parásitos secundarios.

PÉRDIDAS ELÉCTRICAS O PÉRDIDAS EN EL COBRE. Se deben a determinadas características de los embobinados: 1. El material tiene una resistividad mayor que cero. 2. Debe existir una separación entre las espiras.

PÉRDIDAS POR RESISTENCIA El material usado para el alambre es de cobre, tiene una resistencia. La corriente que pasa por esta resistencia provoca pérdidas de voltaje (ocasionando fuerza electromotriz) y pérdidas de energía (calientan los devanados).

PÉRDIDAS POR REACTANCIA DE DISPERSIÓN La separación entre las espiras y entre capas de las bobinas y entre las propias bobinas y el núcleo, permiten que se desarrollen líneas de flujo magnético fuera del núcleo, que cierran a través del aire. Estas líneas de flujo se originan por las fuertes corrientes de carga del transformador.

La NTC 818 (Cuarta actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo el 1995 Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en Todo momento a las necesidades y exigencias actuales Esta norma establece los valores máximos declarados, isibles, de corriente sin carga (Io), pérdidas sin carga (Po), pérdidas con carga (Pc), y tensión de cortocircuito referidas a 85 oC (Uz), para transformadores monofásicos autorrefrigerados y sumergidos en líquido refrigerante. Se aplica a transformadores de potencia: a) Desde 5 kVA hasta 167,5 kVA con tensión de serie de A.T. menor o igual a 15 kV y tensión de serie de B.T. menor o igual a 1,2 kV, b) Desde 25 kVA hasta 167,5 kVA, tensión de serie de A.T. mayor a 15 kV pero menor o igual a 34,5 kV y tensión de serie de B.T. menor o igual a 1,2 kV 13. EL “TAP” DEL DERIVACIONES)

TRANSFORMADOR,

USO,

ESQUEMA

(CAMBIADOR

DE

Es un selector mecánico que le sobrepone al bobinado primario un número de espiras para que la tensión de salida sea la adecuada según la regulación de tensión que se ha de operar. Los transformadores están normalmente equipados con un conmutador de 5 posiciones en el lado de media tensión, generalmente con el mando situado sobre la cuba del transformador.

14. TRANSFORMADOR TRIFÀSICO El transformador trifásico es un componente eléctrico que transfiere energía eléctrica entre tres circuitos a través de la inducción electromagnética. La inducción electromagnética genera un impulso electromotriz dentro de un conductor que está expuesto al tiempo que varían los campos magnéticos. Lo primero que debemos comprender es cómo funcionan los principios de la corriente, el voltaje y la carga. Imaginemos a un hombre que está empujando un carro cuesta arriba. El voltaje (V) sería el hombre. La corriente (Amperios) es la cantidad de trabajo que está realizando para lleva este carro hacia la cima. El carro es la carga. Si el hombre trae un amigo doblaría el voltaje (V) tendrían menos trabajo aunque la carga se mantendría igual. El transformador trifásico es la combinación de tres devanados que se ponen en marcha en diferentes formas ya sea Como: El primario “delta-estrella” y el segundo acoplado en “estrella”, o con composiciones como “estrella-delta”, estrella-estrella o delta-delta, estas clasificaciones dependen de la utilización del producto y/o las necesidades requeridas. Los 3 devanados llevan la misma corriente. La potencia es transferida constantemente con cargas lineales y equilibradas. Esta es la forma más común de transmitir, usar, y producir la potencia. Ellos están separados por 120 grados de distancia.

La facilidad de la instalación de los transformadores trifásicos disminuye considerablemente los gastos de instalación, así como los costos de mantenimiento y reparación, inclusive el transporte se puede hacer sin mayor esfuerzo. La energía eléctrica suministrada por un transformador trifásico es de mayor calidad que la provista por un transformador de una sola fase, esto certifica que sea más eficiente y confiable. El uso de tres conductores del sistema trifásico proporciona más potencia que uno que tiene solo dos conductores (cables).

15. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Los transformadores trifásicos es un sistema que consta de generadores, líneas de transmisión y cargas trifásicas. Estos sistemas de potencia en corriente alterna tiene una mayor ventaja sobre los sistemas que producen la corriente directa (dc) estos transformadores trifásicos en (ac) pueden cambiar los voltajes en los transformadores para poder reducir las pérdidas de transmisión de una manera estudia en el campo eléctrico de corriente alterna. Los sistemas de potencia trifásica tienen dos grandes ventajas sobre los sistemas de potencia de corriente alterna. 

a) Se puede obtener más potencia por kilogramo de metal de una maquina trifásica.



b) Toda potencia que se suministra en el transformador trifásico es constante en cada momento lo cual no oscila como los transformadores monofásicos.

Los sistemas eléctricos de corriente alterna, casi siempre son sistemas trifásicos, tanto para la producción como para el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Es por lo cual, el estudio de los transformadores trifásicos es de mucha importancia, en el mundo de las maquinas eléctricas.

Un transformador trifásico es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico trifásico, manteniendo una relación entre sus fases la cual depende del tipo de conexión de este circuito. Es muy relevante hablar sobre las características de los transformadores trifásicos por lo cual se va a conocer las características para los transformadores comerciales para su determinada aplicación: 

Potencia nominal asignada en KVA



Tensión Primaria y Secundaria



Regulación de tensión en la salida ±%



Grupo de Conexión



Frecuencia



Temperatura Máxima ambiente (si es > 40°)



Altitud de la instalación sobre el nivel del mar (si es > 1000m)

16. DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR TRIFÀSICO La forma de los devanados de los transformadores dependen en parte del nivel de voltaje que manejan pudiéndolos clasificar en devanados de baja y alta tensión, la razón principal por la que los hemos clasificado los devanados de esta manera es por que los criterios que se toman en cuenta al momento del diseño de los devanados en baja tensión son diferentes a los usados en el diseño de los devanados de alta tensión. DEVANADOS EN ALTA TENSIÓN. Los transformadores de alta tensión son usados principalmente en líneas de distribución en el cual ingresa 22000V al primario y se obtiene 220V al secundario, donde se puede observar una gran diferencia de tensiones razón por la que los criterios de diseño son diferentes a los usados en los transformadores de baja tensión. DEVANADOS EN BAJA TENSIÓN. Generalmente los devanados que trabajan en baja tensión están constituidos de dos o tres capas sobrepuestas de espiras, estas espiras están aisladas entre si por papel o más generalmente se usan cables esmaltados. DEVANADOS EN ALTA TENSIÓN. Los devanados de alta tensión, tienen muchas más espiras que los devanados de baja tensión. Estos devanados se pueden encontrar comúnmente constituido de dos maneras: la primera se conoce como tipo bobina y está formado de varias capas de cable, estas bobinas tienen forma discoidal y se conectan en serie para obtener el total de espiras de una fase; la segunda forma de construcción es la de capas, que es una sola bobina con varias capas, la longitud de esta bobina es equivalente a las varias bobinas discoidales necesarias para conformar el devanado equivalente, por lo general, el número de espiras por capa en este tipo de devanado; es superior al constituido de varias bobinas discoidales. DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOS. En el transformador los devanados deben estar colocados de manera que se encuentren bien aislados y que eviten en todo lo posible la

dispersión del flujo. Esto se logra de mejor manera cuando existe una buena separación entre las espiras de la bobina y colocando al primario lo más cerca posible del secundario. Pa alcanzar estos requerimientos tenemos estos tres tipos de disposición de devanados: EL DEVANADO CONCÉNTRICO SIMPLE, donde cada uno de los devanados está distribuido a lo largo de toda la columna del núcleo, el devanado de tensión más baja se encuentra en al parte interna, más cerca del núcleo y aislado de este, mientras que el de tensión más elevada, sobrepuesto a este pero debidamente aislados. EN EL DEVANADO TIPO ALTERNADO, los dos devanados están subdivididos cada uno en cierto número de bobinas que están dispuestas en las columnas en forma alternada. EL DEVANADO CONCÉNTRICO DOBLE, se consigue cuando el devanado de menor tensión se divide en dos mitades dispuestas respectivamente al interior y al exterior uno de otro. Esta configuración de devanado tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de dispersión es la mitad del valor de la reactancia de dispersión que produce el concéntrico simple, mientras que el tipo alternado, en cambio, permite variar tales reactancias, repartiendo en forma distinta las posiciones de las bobinas de los dos devanados. Para los esfuerzos mecánicos son mejor las disposiciones de tipo alternado, pues permite que el transformador soporte mejor los esfuerzos mecánicos. Las consideraciones que se deben toma en cuenta desde el punto de vista de diseño, para la disposición de los devanados, son aquellos referentes al enfriamiento, el aislamiento, la reactancia de dispersión y a los esfuerzos mecánicos. 17. RELACION DE TRANSFORMACION, EN VOLTAJE, CORRIENTE, POTENCIA En un transformador, la relación de transformación es el número de vueltas del devanado primario dividido por el número de vueltas de la bobina secundaria; la relación de transformación proporciona el funcionamiento esperado del transformador y la tensión correspondiente requerida en el devanado secundario Si se requiere una tensión secundaria menor que la tensión primaria – transformador reductorel número de vueltas en el secundario debe ser menor que en primario, y para transformadores elevadores es al revés; cuando la relación de transformación reduce la tensión, eleva la corriente y viceversa, de manera que la relación de transformación de corriente y tensión en un transformador ideal está directamente relacionado con la relación de vueltas o espiras. Un transformador hace uso de la ley de Faraday1 y de las propiedades ferromagnéticas de un núcleo de hierro para subir o bajar eficientemente el voltaje de corriente alterna (AC). Por supuesto no puede incrementar la potencia de modo que si se incrementa el voltaje, la corriente es proporcionalmente reducida, y viceversa El transformador es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro de diferente amplitud, que entrega a su salida. Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan: • Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y • Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado

La bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje (ley de Faraday). En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (por ejemplo a una resistencia, una bombilla, un motor, etc.) La relación de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje. 18. TIPOS DE TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES TIPO COLUMNA Formado por un paquete de láminas superpuestas, y aisladas eléctricamente entre sí. Se construyen cortadas, colocando alternadamente una sección U con una sección I. La capa siguiente superior cambia la posición I con respecto a la U.

El bobinado de baja se construye sobre el núcleo y luego, separado por un material aislante, se coloca el bobinado de alta. Pueden ser de 3 ó 5 columnas.    

Mayor facilidad para sustitución de bobinados, ensamble y desmontaje. Mayor facilidad de reparación en sitio. Es el tipo de transformador más común. Su forma constructiva lo obliga a ser operado en posición vertical.

TRANSFORMADORES TIPO ACORAZADO Este tipo de núcleo es más perfecto, pues se reduce la dispersión. Para armar el núcleo acorazado se lo construye en trozos, unos en forma de E y otros en forma de I, y se colocan alternados, para evitar que las juntas coincidan.

El núcleo es posicionado verticalmente alrededor de los devanados actuando como un soporte de los mismos.  Construcción del bobinado de HV entre el devanado de LV (tipo sandwich).  Aplicaciones para potencias mayores.  Reduce la dispersión del flujo magnético. Su forma constructiva, con el núcleo magnético envolviendo los arrollados, provee robustez frente a los esfuerzos electromecánicos producidos por las corrientes de corto-circuito y esfuerzos durante el traslado y ubicación, a la vez que hace al equipo más compacto. 19. ACOPLE DE LOS TRANSFORMADORES Para relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias, no basta en los sistemas trifásicos con la relación de transformación, sino que se debe indicar los desfases relativos entre las tensiones de una misma fase entre el lado de Alta Tensión y el de Baja Tensión CONEXIÓN ESTRELLA (Y) La conexión estrella tiene voltajes de línea que se relacionan con los voltajes de fase.

CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA (Y-Y) En la figura 3(b) se muestra la conexión de un transformador trifásico ó de tres transformadores monofásicos formando un banco trifásico en conexión estrella tanto para el primario como para el secundario

CONEXIÓN ESTRELLA-TRIANGULO La conexión estrella-triangulo es contraria a la conexión triangulo-estrella. En ambos casos, los devanados conectados en estrella se conectan al circuito de más alto voltaje, fundamentalmente por razones de aislamiento. En sistemas de distribución esta conexión es poco usual, salvo en algunas ocasiones para distribución a tres hilos.

20. ¿POLARIDAD DE LOS TRANSFORMADORES, CÓMO SE LE CONOCE? 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 El ensayo de polaridad consta de varias etapas: 1. Seleccionar cualquier arrollamiento de alta tensión y usarlo como bobina de referencia. 2. Unir mediante una conexión una terminal de la bobina de referencia con una terminal de cualquier otro arrollamiento de polaridad desconocida. 3. Designar al otro terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad (+).

4. Conectar un voltímetro (C.A.) entre el terminal marcado con un punto de la bobina de referencia y el otro terminal de la bobina de polaridad desconocida. 5. Aplicar tensión a la bobina de referencia. 6. Anotar los valores de tensión en bornes de la bobina de referencia Vr y el de la tensión de ensayo entre bobinas, Vt. 7. Si la tensión de ensayo, Vt es superior a Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada. 8. Si la tensión de ensayo, Vt es menor a Vr, la polaridad es sustractiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada. 9. Etiquetar el terminal marcado con un punto en la bobina de referencia con la denominación H1 y el terminal marcado con un punto en la bobina ensayada con X1. 10. Repetir la etapa 2 a 9 anteriores para los arrollamientos el transformador. 21. ¿GRUPOS DE CONEXION, QUÉ SON?, ¿CUÁLES SON? En ingeniería eléctrica, el grupo de conexión es el método de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) para categorizar las diferentes configuraciones de conexiones de los bobinados de alta tensión y baja tensión en un transformador trifásico. CONEXIÓN ESTRELLA En la conexión estrella se unen en un mismo punto los tres extremos de los devanados que poseen la misma polaridad, existiendo dos formas básicas según se unan, (U, V, W) o bien (U', V', W').

CONEXIÓN TRIÁNGULO En la conexión en triángulo se unen sucesivamente los extremos de polaridad opuesta de cada dos devanados hasta cerrar el circuito. Según sea el orden de sucesión se obtienen dos configuraciones.

CONEXIÓN ZIG-ZAG La conexión zig-zag en la práctica sólo se emplea en el lado de menor tensión. Consiste en subdividir en dos partes iguales los devanados secundarios, una parte se conecta en estrella y luego cada rama se une en serie con las bobinas invertidas de las fases adyacentes, siguiendo un determinado orden cíclico

.