Transformadores

Universidad de San Carlos de Guatemala

Faculta de Ingeniería

Ingeniería Eléctrica 1

Índice

Introducción

Marco Teórico

1. TRANSFORMADORES

1. Núcleo: Circuito magnético compuesto de una pila delgada de láminas delgadas, en el cual van enrollado los devanados y en el cual se general el flujo magnético alterno. Los núcleos de transformadores pequeños y empleados en circuitos de comunicación a altas frecuencias y bajos niveles de energía, algunas veces se fabrican a partir de aleaciones ferromagnéticas pulverizadas y comprimidas, denominadas ferritas.

1. Devanados: Un devanado conectado a la fuente de energía alterna, lleva la energía eléctrica a las cargas. El devanado que se encuentra conectado a la fuente de potencia se llama devanado primario o de entrada y el que se conecta a la carga se denomina devanado secundario o de salida. Los devanados también producen flujo adicional, denominado flujo de dispersión, que atraviesa un devanado sin pasar al siguiente, este flujo determina el comportamiento del transformador.

1. Tanque: Estos pueden ser elaborados con formas lisas, con aletas, con radiaciones y con ondulaciones, la elección dependerá del medio de refrigeración y del tipo de aceite que se use. Se muestra como una caja de forma rectangular y se encuentra seccionada en dos compartimientos, uno que posee la serie de núcleo-bobinas y el otro que posee las conexiones y terminales de los cables.

1. Terminales: Cada uno de los bornes (terminales de los devanados) de un transformador es alternativamente negativo y positivo. Ya que el transformador trabaja con corriente alterna. Se alimenta el devanado de baja tensión con una tensión moderada y se unen dos de los bornes, uno del primario y otro del secundario por medio de un conductor.

1. Dieléctrico: Es un aceite mineral altamente refinado que tiene altas propiedades de aislamiento eléctrico. Se utiliza en transformadores sumergidos en aceite. Sus funciones son para aislar, suprimir la corona y el arco, pero sirve principalmente como refrigerante y para evacuar eficazmente el calor generado por el calentador.

1. Sistema de enfriamiento: El método de enfriamiento de un transformador es muy importante, ya que la disipación del calor, influye mucho en su tiempo de vida y capacidad de carga, así como en el área de su instalación y su costo.

• Enfriamiento ONAN: “Oil Natural, Air Natural”, es el más simple, este utiliza el flujo natural de convección para enfriar. En la circulación de aceite por convección, el aceite caliente fluye a la parte superior del tanque del transformador y el lugar vacío está ocupado por el aceite frío. Este aceite caliente que llega al lado superior, disipará el calor en la atmósfera por conducción natural, convección y radiación en el aire y se enfriará.
• Enfriamiento ONAF: “Oil Natural, Air Forced”, Se emplean ventiladores que soplan aire en la superficie de enfriamiento. El aire forzado quita el calor de la superficie del radiador y proporciona un mejor enfriamiento que el aire natural.
• Enfriamiento OFAF:  la disipación de calor se acelera mediante el uso de aire forzado en la superficie de disipación, pero la circulación del aceite caliente en el tanque del transformador es un flujo de convección natural. El calor se desplaza de su origen tan pronto como sale en el aceite, por lo tanto, la tasa de El enfriamiento se vuelve más rápido.
• Enfriamiento OFWF: “Oil Forced, Water Forced”, El agua puede usarse como mejor medio intercambiador de calor que el aire, el aceite caliente se envía a un aceite para calentar el agua. Intercambiado por medio de una bomba de aceite y allí el aceite se enfría aplicando sembradoras de agua fría en las tuberías de aceite del intercambiador de calor.            

1. ¿CÓMO FUNCIONA UN TRANSFORMADOR IDEAL MONOFÁSICO?

1. En Vacío:  Un transformador trabaja en Vacío cuando el circuito secundario está abierto.

• Corriente de Excitación: Pequeña corriente de estado estacionario fluye en el devanado primario y establece un flujo alterno en el circuito magnético. En términos generales la corriente de excitación corresponde al número neto de amperes vuelta (fmm) que actúa sobre el circuito magnético y no es posible distinguir si fluye en el devanado primario o secundario o parcialmente en cada devanado.
• Tensión inducida: Las tensiones en los devanados son proporcionales a la variación del flujo magnético que las atraviesa y al número de espiras del devanado. Puesto que el acoplamiento magnético de los devanados se considera perfecto, se deduce que la relación entre las tensiones es proporcional a la relación entre el número de espiras de los devanados. De este modo:

[pic 1] [pic 2]

Se denomina relación de transformación [pic 3] a la relación de tensiones entre el primario y el secundario. También se puede expresar en función del número de espiras de los devanados.

 [pic 4]

• Relación de Voltajes: En la mayoría de los transformadores, la resistencia en vacío en realidad es muy pequeña, y la fem inducida e¡ es muy aproximada al voltaje aplicado v. Además, las configuraciones de onda del voltaje y el flujo son casi sinusoidales. El flujo del núcleo se determina únicamente por medio del voltaje aplicado, su frecuencia y el número de vueltas del devanado. Esta importante relación es apropiada no sólo para los transformadores, sino también para cualquier dispositivo que opere con un voltaje de carga alterno y sinusoidal, mientras que es posible ignorar las caídas de voltaje resistivo de dispersión de inductancia

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