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Índice general

1. Introducción 3

2. Partes de un Transformador 4

3. Principio de Funcionamiento 6

3.1. Transformador Ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1.1. Transformador ideal funcionando en vacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1.2. Transformador ideal funcionando en carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2. Transformador Real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2.1. Transformador real funcionando en vacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4. Tipos de conexiones 15

5. Tipos de Transformadores 17

5.1. Transformadores de distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.2. Transformadores Herméticos de Llenado Integral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3. Transformadores Subterráneos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.4. Transformador de corriente TT/CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.5. Autotransformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.6. Transformador Toroidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.7. Transformador de grano orientado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.8. Transformador de núcleo de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.9. Transformador Trifásico de tipo Núcleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215.10. Transformador Trifásico de tipo Acorazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6. Líquidos Refrigerantes y aislantes 23

6.1. Dignación de los métodos de enfriamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236.1.1. Tipo AA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.1.2. Tipo AFA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.1.3. Tipo AA/FA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.1.4. Tipo OA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.1.5. Tipo OA/FA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

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Trabajo Práctico de Cálculo y Diseño - Franco Gol�eri 2

6.1.6. Tipo OA/FOA/FOA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.1.7. Tipo FOA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.1.8. Tipo OW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.1.9. Tipo FOW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7. Transformador elegido 26

7.1. Plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267.2. Planilla de Datos Técnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277.3. Medio aislante YPF 64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1Introducción

El transformador es un dispositivo que permite modi�car potencia eléctrica de corriente alterna con un deter-minado valor de tensión y corriente en otra potencia de casi el mismo valor pero, generalmente con distintos valoresde tensión y corriente.Es una máquina estática de bajas pérdidas y tiene un uso muy extendido en los sistemas eléctricos de transmisión ydistribución de energía eléctricaCuando se requiere transportar energía eléctrica, desde los centros de generación (Centrales eléctricas) a los centros deconsumo, se eleva la tensión (desde unos 15 kV hasta 132, 220 o 500 kV) y se efectúa la transmisión mediante líneasaéreas o subterráneas con menor corriente, ya que la potencia en ambos lados del trasformador es prácticamente igual,lo cual reduce las pérdidas de transmisión (R I2 ).En la etapa de distribución se reduce la tensión a los valores normales (380/220 V), mediante los transformadoresadecuados.

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2Partes de un Transformador

Un transformador está constituido por dos circuitos eléctricos acoplados mediante un circuito magnético.El funcionamiento del transformador se basa en la Ley de inducción de Faraday,de manera que un circuito eléctricoin�uye sobre el otro a través del �ujo generado en el circuito magnético.Al conectar el devanado primario a una corriente alterna, se establece un �ujo magnético alterno dentro del núcleo.Este �ujo atraviesa el devanado secundario induciendo una fuerza electromotriz en el devanado secundario. A su vez, alcircular corriente alterna en el secundario, se contrarresta el �ujo magnético, induciendo sobre el primario una fuerzacontraelectromotriz.

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Figura 2.1: Partes Principales de un transformador

El transformado consta de varias partes principales las cuales son:Nucleo de hierro: Este esta construido de laminas de hierro que sirve para transmitir el �ujo magnetico de

un lugar a otro (devanado primario al secundario).

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Bobinados: Los bobinados estan hechos de alambre de cobre que esta recubierto de un esmalte aislante resis-tente a altas temperaturas, el cual, esta enrrollado en forma de esprira en el nucleo del tranformador, el objetivo dla bonina es crear un campo magnetico que es inducido por medio del nucle a una bobina secundaria, en la cual ensusterminals se genera una tension.

Tanque: Es la carcasa del tranformado donde se alojan todos los componentes del mismo.Boquillas Terminales: Son unos bornes que se encuentran en la parte exterior del transformador que sirven

para alimentar al mismo, para asi porder realizar la alimentacion del circuito interno, y en la parte inferiorse encuentranlas boquillas de salida las cuales sirven para obtener el voltaje ya transformado.

Medio Refrigerante: El refrigerante que se utiliza es el aceite ya que este extrae el calor del dispositivoresirculandolo por un radiador, el cual funciona como disipardor de calor para el aceite y asi porder volver a absorvercalor del transformador,es necesario que se extraiga el calor, que si no es asi la máquina se puede averiar por las altastemperaturas que se generan.

Indicadores: Estos nos muestran las condiciones del transformado, por ejemplo indican nivel de acite, latemperatura, presion, entre otros.

3Principio de Funcionamiento

El funcionamiento del transformador se basa en los fenómenos de inducción electromagnética (producción def.e.m. por variación de �ujo en un circuito estático o por corte de �ujo en un circuito en movimiento).

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Un transformador elemental está formado por un núcleo de chapas magnéticas, al que rodean los devanadosprimario y secundario. Al conectar el devanado primario a una red de c.a., se establece un �ujo alterno en el circuitomagnético que, a su vez, inducirá las �.ee.mm. E1 y E2, en los dos devanados del transformador.

EN VACIO: Al aplicar una tensión alterna V1 en el primario (con secundario abierto), circula una corrientealterna i0 por él y establece el �ujo alterno φ0 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 autoinduce la f.c.e.m. (−E1) (fuerza contra electromotriz), que seopone a la tensión aplicada V1.

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El φ0 debido a la menor reluctancia que le presenta el hierro en comparación al aire, sigue en su mayoría, elcircuito ferromagnético. Las líneas de campo que se cierran a través del aire (espacios entre el núcleo y las bobinas)y que no aportan al �ujo principal φ0, constituyen el �ujo disperso (φd). La corriente i0 está compuesta por unacorriente alterna magnetizante (im), en fase con el �ujo principal que produce y una corriente en cuadratura, porperdidas magnéticas en el hierro (ipm, histéresis y Foucault): I0 = im + ipm

EN CARGA: Al cerrar el secundario a través de una carga Z, circulará la corriente i2 generando en elarrollamiento secundario un �ujo φ2 , oponiéndose a la causa que lo produce o sea, al �ujo principal φc , por lo quetenderá a disminuirlo y por consiguiente a ˘E1 . Esta disminución de la f.e.m. primaria origina un aumento en lacorriente primaria a i1 = i0 + i21, donde la i21 es la corriente i2 referida o re�ejada en el primario. En relación a los�ujos, el primario reacciona a esta disminución con un �ujo (φ21) de igual magnitud que φ2 pero que se adiciona al�ujo principal (φc); entonces el �ujo principal o �ujo concatenante (φc) se mantiene igual tanto en carga como en vacío(un estudio detallado nos dará que el φ0 ≈ φcarga, ya que en carga el c tiende a ser menor). Esto será así mientras nose sature el núcleo.

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3.1. Transformador Ideal

Para analizar un transformador, vamos a iniciar su estudio suponiendo que el mismo es ideal, por lo que debepresentar las siguientes características:

- En las bobinas primaria y secundaria se considera la resistencia despreciable.- Todo el �ujo magnético que se establece en el núcleo es común a ambos devanados, al suponer nulo el �ujo disperso.- El núcleo no tiene reluctancia.- El núcleo no tiene perdidas por corrientes parasitas ni por histéresis.

3.1.1. Transformador ideal funcionando en vacio

Si al transformador en estudio lo alimentamos desde su bobinado primario, por medio de una fuente de tensiónalterna sinusoidal de la forma: v1 = Vmax. senωt. Y el devanado del secundario esta desconectado de la carga (en vacio),circulará por el primario una corriente io que, a su vez, producirá un �ujo magnético φ, común a ambos devanados yvariable, al serlo la corriente que lo ha establecido.

El �ujo variable da lugar a una f.e.m. inducida en el primario (autoinducida) de valor instantáneo:

e1 = −n1.dφ

dt


El sentido de la f.e.m. inducida es de oposición a la causa que la produce, que ha sido la tensión de la red (leyde Lenz), y se indica con el signo menos.Al suponer nula la resistencia del primario R1, se cumplirá:

−e1 = n1.dφ

dt

El valor de la tensión de la red v1, aplicada al primario es igual y opuesta a la f.e.m. inducida en e1.

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La f.e.m. obtenida es una función de tipo senoidal, que va desfasada 90o en retraso con respecto al �ujo que laproduce. A su vez, el �ujo es producido por la corriente de vacío, que ira desfasada 90o en retraso respecto a la tensiónaplicada.

]

El valor e�caz de la f.e.m., e1, puede determinarse a partir del valor máximo:


E1 =E1max√

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También puede obtenerse el valor medio de la f.e.m. inducida, a lo largo del tiempo de 14 de periodo, y relacio-

narlo con el valor e�caz; siendo la variación del �ujo en el segundo cuarto de periodo (T/4):

∆φ = φfinal − φinicial = 0− φmx = −φmx

Al sustituir el �ujo en la expresión de la f.e.m. media, quedará:

Em1 = n1.φmx

T4

= 4φmx −1

T.n1

Como el periodo es inverso a la frecuencia:

Em1 = 4φmx.f.n1

En donde:

φmx = Flujo máximo (Wb)f = Frecuencia (Hz)n1 = Número de espiras del primarioE1 = f.e.m. inducida en el primario (V )

Como el �ujo producido por la corriente de vacio es común al primario y al secundario, dará lugar a la creaciónde una f.e.m. inducida en el devanado secundario e2, en fase con e1, y de valor:

e2 = −n2.∆φ

∆t

, en valor instantáneo.

Según el razonamiento seguido para E1, el valor e�caz de la f.e.m. inducida en el secundario E2, será:

E2 = 4, 44.φmx.f.n2

En donde:

n2 = Número de espiras del secundarioE2 = f.e.m. inducida en el secundario

Dividiendo entre si las expresiones de las �.ee.mm. e�caces, inducidas en los devanados, nos dará la relación detransformación en vacio:

E1

E2=n1n2

= m


Siendo las �.ee.mm. inducidas en los devanados proporcionales a su número de espiras.

Dado que las magnitudes que intervienen en el funcionamiento de un transformador son de corriente alterna,podemos representar el funcionamiento en vacio de un transformador ideal mediante su diagrama vectorial.

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Partiendo de la tensión de red aplicada al primario V1, que va adelantada 90o del �ujo máximo φmx, y 180o delas �.ee.mm. E1 y E2; la corriente Io produce el �ujo y va en fase con él.

3.1.2. Transformador ideal funcionando en carga

Si en lugar de permanecer el secundario abierto, se cierra a través del circuito exterior de impedancia Z2,circulará una corriente por el secundario I2, desfasando un ángulo φ2 de la f.e.m. E2. El valor de φ2 dependerá delcircuito exterior, siendo en la mayoría de los casos de tipo inductivo. Por lo que la I2 irá en retraso con relación a E2.

En estas condiciones, el secundario suministra una potencia P2, que se transmite al primario por acción del�ujo común, con el correspondiente aumento de la corriente primaria I1.Al suponer nulas las pérdidas, coincidirán la potencia absorbida de la red P1 y la suministrada al circuito exterior P2.

E1.I1 = E2.I2; de donde:E1

E2= I2

I1.

La relación de transformación será: m = I2I1: o bien I2

I1= n2

n1= m

A plena carga, se cumple con bastante aproximación que la relación entre las corrientes del secundario y las delprimario son inversamente proporcionales a su número de espiras; ya que se ha supuesto nula la corriente de vacío, I0suele ser inferior al 5 por ciento de la corriente de plena carga en un transformador real.Para dibujar el diagrama, se parte de los datos del circuito de carga (I2, φ2): El vector I2 va retrasado un ángulo φ2,de la f.e.m. E2. Al despreciar la corriente de vacío I0, resultará:

n1.I1 = n2.I2 → I1 = I2.n2n1

= I2.1

m


]

De forma que serán conocidos el modulo de I1 y la dirección opuesta a I2. La tensión V1, irá adelantada unángulo φ1, de la corriente que circula por el primario I1.

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3.2. Transformador Real

En el transformador real han de tenerse en cuenta:

- El �ujo no es común a lo largo del circuito magnético, debido a la existencia de �ujos disperso, tanto en elprimario 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 pérdidasen el hierro.

Flujo disperso: En el transformador ideal se suponía la existencia de un solo �ujo a lo largo del circuito mag-nético; sin embargo, existe un �ujo disperso en el primario y otro en el secundario debidos a las corrientes primariasy secundarias, respectivamente.

En la siguiente �gura, se representan los �ujos dispersos y el �ujo medio común a ambos arrollamientos, cum-pliéndose que:

φ1 = φ+ φd1 φ2 = φ− φd2

]

φ= Flujo Comúnφ1= Flujo total en el primarioφ2= Flujo total en el secundarioφd1= Flujo disperso en el primarioφd2= Flujo disperso en el secundario

El �ujo disperso es variable y da lugar a una f.e.m. inducida, que vendrá dada por la expresión:

−n.d.φdd.t

Dado que el �ujo disperso se cierra a través de un circuito de reluctancia prácticamente constante (aire, con-ductores, aislantes, . . . ), se materializa el efecto del �ujo de dispersión por el de una bobina �cticia de coe�ciente deautoinducción Ld, de valor:

Ld = n.d.φdd.i

En donde:

n = Número de espiras en la bobinaφd = Flujo de dispersión


]

i = Corriente variable que circula por la bobinaLd = Corriente de autoinducción

El �ujo disperso da lugar a que haya de considerarse la presencia de unas bobinas �cticias (en serie con elprimario y con el secundario), que darán lugar a las reactancias de dispersión Xd1 y Xd2, siempre que circule corrientepor los devanados del transformador.

Resistencia óhmica de los devanados: En la mayoría de los casos se emplea el cobre electrolítico, aunqueen algunos países se emplea el aluminio.Los conductores de los devanados de los transformadores suelen ser de sección circular para pequeñas intensidades, yen forma de pletina rectangular para intensidades más elevadas. Estos conductores dan lugar a una resistencia óhmicapura, que puede considerarse conectada en serie con el bobinado. Para simpli�car el circuito eléctrico, se supondrá quelas resistencias de los devanados primario R1 y secundario R2 están situadas fuera del trasformador.

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Las resistencias R1 y R2 producirán caídas de tensión cuando circulen corrientes por los devanados del trans-formador, 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 �ujo alterno, se producen los fenómenos dehistéresis y de corrientes parásitas de Foucalt, las cuales, a su vez, originan una pérdida de potencia, que habrá desumarse a las pérdidas Joule para dar las pérdidas principales de un transformador.

3.2.1. Transformador real funcionando en vacio

En el comportamiento del transformador real en vació se han de considerar la resistencia del devanado en elprimario y su �ujo disperso.

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La corriente absorbida en vacio, io se obtendrá a partir de la expresión:

i0 =

∑e∑z

=v1 + e1

R1 + jXd1

Al conectar el primario a la red de c.a., se creará un �ujo variable por acción de la corriente, denominada corrientemagnetízante Im (reactiva). Además, se producirán pérdidas en el hierro y en el cobre, que las deberá proporcionarotra componente de corriente, denominada corriente de pérdidas Ia (activa). En la siguiente �gura, se ha representadoel diagrama vectorial, en vacío, del transformador real, en el que se aprecian las dos componentes de Io:

]

La corriente Io está desfasada un ángulo φo, en retraso, con respecto a la tensión V1.

4Tipos de conexiones

Las conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de conexión. El grupo de conexión carac-teriza las conexiones de los dos arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes a ambosarrollamientos. Cada grupo se identi�ca con una cifra o índice de conexión que multiplicada por 30o, da como resultadoel desfase en retraso, que existe entre las tensiones del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respectoal primario del transformador en cuestión.Estudio de la transformación trifásica en conexión estrella-estrella (Yy) con arrollamiento terciario La conexión estre-lla � estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por fase del transformador, pero presenta inconvenientescuando las cargas no están equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento terciario elcual esta conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre sí mismo. Las fuerzas magnetomotrices, primaria ysecundaria, debidas a esta sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los �ujos adicionales y,con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas desequilibradas.El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la tensión más conveniente. Puede alimentarlos circuitos de control y las instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras.

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Figura 4.1: ransformador trifásico en conexión estrella-estrella con devanado terciario

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Estudio de la transformación trifásica en conexión triángulo estrella (Dy).Existen cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella secundaria:Desfase de 30o (Dy1).Desfase de 150o (Dy5).Desfase de -30o (Dy11).Desfase de -150o (Dy7).De estos grupos de conexión se utilizan en la práctica el Dy5 y el Dy11. Este sistema de conexión es el más utilizadoen los transformadores elevadores de principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso de cargasdesequilibradas no provoca la circulación de �ujos magnéticos por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magné-ticamente en las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema deconexión a transformadores de distribución para alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores.

5Tipos de Transformadores

5.1. Transformadores de distribución

Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV.Se construyen en otras tensiones primarias según especi�caciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga. Se utilizanen intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión.

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Figura 5.1: Transformador Trifásico de Distribución

5.2. Transformadores Herméticos de Llenado Integral

Se utilizan para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde losespacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandescentros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.Datos Técnicos:Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta

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construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA,tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

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Figura 5.2: Transformadores Herméticos de Llenado Integral

5.3. Transformadores Subterráneos

Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utili-zado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.Datos Técnicos:Potencia: 150 a 2000KVAAlta Tensión: 15 o 24,2KVBaja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V

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Figura 5.3: Transformador Subterráneo


5.4. Transformador de corriente TT/CC

Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivelseguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de mediday control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos.Los valores de los transformadores de corriente son:-Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su función.-Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. Se de�nen como relaciones de corriente primaria a corriente secun-daria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5, 800/5, 1000/5.-Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transfor-madores de corriente, por ejemplo: un transformador de 600/5 está disponible con un amperímetro graduado de 0 -600A.

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Figura 5.4: Transformadores de Corriente

5.5. Autotransformador

El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único.Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V yviceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento entre el primario y elsecundario. Se usa principalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentementecon un devanado terciario en triángulo.

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Figura 5.5: Autotransformador


5.6. Transformador Toroidal

Pequeño transformador con núcleo toroidal. El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestosarti�ciales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el �ujo magnéticoqueda con�nado en el núcleo, teniendo �ujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault.

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Figura 5.6: Transformador de núcleo envolvente

5.7. Transformador de grano orientado

El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en elmismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero escaro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E),reduciendo sus perdidas.

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Figura 5.7: Transformador de grano orientado

5.8. Transformador de núcleo de aire

En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindrode ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

Transformador piezoeléctrico


Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el �ujo mag-nético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en uncristal piezoeléctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunosconvertidores de tensión para alimentar los �uorescentes del backlight de ordenadores portátiles.

Según el tipo de Núcleo

Los transformadores trifásicos pueden ser construidos mediante la unión de 3 transformadores monofásicosconocido como los bancos de transformadores. Este tipo de conexión seria muy útil en el caso de que se desee tener untransformador monofásico de repuesto para los casos de averías, pero la realidad es que los transformadores trifásicosresultan más económicos, es decir, un transformador trifásico es más barato que tres transformadores monofásicos.Además, esta la relación de tamaño, un único transformador trifásico siempre será más pequeño que un banco detransformadores monofásicos. Según el tipo de núcleo se mocionará los 3 siguiente transformadores.

5.9. Transformador Trifásico de tipo Núcleo

Los devanados rodean al núcleo. Éste está constituido por láminas rectangulares o en forma de L que seensamblan y solapan alternativamente en capas adyacentes. En este tipo de transformadores existen tres núcleosunidos por sus partes superior e inferior mediante un yugo y sobre cada núcleo se devanan el primario y el secundariode cada fase. Este dispositivo es posible porque, en todo momento, la suma de los �ujos es nula.

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Figura 5.8: Transformador trifásico de tipo núcleo.

5.10. Transformador Trifásico de tipo Acorazado

Al igual que en el transformador monofásico el núcleo rodea al devanado. La diferencia de un transformadortrifásico de tipo núcleo y de otro de tipo acorazado, esta en que en un transformador trifásico de tipo acorazado lastensiones están menos distorsionadas en las salidas de las fases. Lo cual hace mejor al transformador trifásico de tipoacorazado.


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Figura 5.9: Transformador trifásico de tipo acorazado

6Líquidos Refrigerantes y aislantes

El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire obien líquido.

La transmisión del calor se hace por un medio en forma más o menos e�ciente, dependiendo de los siguientesfactores:

- La más volumétrica.- El coe�ciente de dilatación térmica.- La viscosidad.- El calor especí�co.- La conductividad térmica.

En condiciones geométricas y térmicas idénticas, el aceite es mejor conductor térmico que el aire, es decir resultamás e�ciente para la disipación del calor.

6.1. Dignación de los métodos de enfriamiento.

Los transformadores están por lo general enfriados por aire o aceite y cualquier método de enfriamiento em-pleado debe ser capaz de mantener una temperatura de operación su�cientemente baja y prevenir �puntos clientes� encualquier parte del transformador. El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene ademásbuenas propiedades dieléctricas y que cumple con las siguientes funciones:

- Actúa como aislante eléctrico.- Actúa como refrigerante.- Protege a los aislamientos sólidos contra la humedad y el aire.

Con relación a la transferencia del calor especí�camente, las formas en que se puede transferir por un transfor-mador son las siguientes:

Radiación

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Es la emisión o absorción de ondas electromagnéticas que se desplazan a la velocidad de la luz y representa entemperaturas elevadas un mecanismo de pérdida de calor. En el caso de los transformadores, la transferencia del calora través del tanque y los tubos radiadores hacia la atmósfera es por radiación.

La selección del método de enfriamiento de un transformador es muy importante, ya que la disipación del calor,como ya se mencionó antes, in�uye mucho en su tiempo de vida y capacidad de carga, así como en el área de suinstalación y su costo,. De acuerdo a las normas americanas (ASA C57-1948) se han normalizado y de�nido algunosmétodos básicos de enfriamiento como son:

6.1.1. Tipo AA.

Transformadores tipo seco con enfriamiento propio, estos transformadores no contienen aceite ni otros líquidospara enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas, por lo general se fabricancon capacidades inferiores a 2000 kVA y voltajes menores de 15 kV.

6.1.2. Tipo AFA.

Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponiblede los tipo AA y su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores.

6.1.3. Tipo AA/FA.

Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente untransformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor.

6.1.4. Tipo OA

Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural, en estos transformadores el aceite aislante circulapor convección natural dentro de una tanque que tiene paredes lisas o corrugadas o bien provistos con tubos radiadores.Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV.

6.1.5. Tipo OA/FA

Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, esbásicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de caloren las super�cies de enfriamiento.

6.1.6. Tipo OA/FOA/FOA.

Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado � aire forzado/conaceite forzado/aire forzado.

Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de operación (carga) de transformador tipoOA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos: enel primero se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas con lo que se logra aumentar en 1.33 veces lacapacidad del tipo OA, con el segundo paso se hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que selogra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10000 kVA monofásicos 15000kVA trifásicos.


6.1.7. Tipo FOA.

Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por aceite forzado y de aire forzado. Estos transformadorespueden absorber cualquier carga de pico a plena capacidad ya que se usa con los ventiladores y las bombas de aceitetrabajando al mismo tiempo.

6.1.8. Tipo OW.

Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua, en estos transformadores el agua de enfriamiento esconducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedado por medio de una bomba independiente, el aceite circula alrededor de los serpentines por convección natural.

6.1.9. Tipo FOW.

Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento de aceite forzado y con enfriadores de aguaforzada. Este tipo de transformadores es prácticamente igual que el FO, sólo que el cambiador de calor es del tipoagua � aceite y se hace el enfriamiento por agua sin.

7Transformador elegido

7.1. Plano

]

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7.2. Planilla de Datos Técnicos

7.3. Medio aislante YPF 64

Línea de aceites altamente re�nados de naturaleza parafínica especialmente diseñados para la refrigeración yaislación eléctrica de transformadores eléctricos e interruptores. Su balanceada composición química es responsable deun desempeño óptimo y una elevada vida útil.

Transformador 64: Aceite para transformadores, interruptores, cajas de contacto y todo sistema eléctrico enbaño de aceite. Contiene inhibidor de oxidación como único aditivo.


Figura 7.1: Datos Técnicos del aceite utilizado

trabajo machete

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