Funcionamiento y Clasificación de los Transformadores Eléctricos

Transformadores

Un transformador es un aparato estático de inducción destinado a transformar un sistema primario de corriente alterna (c.a.) en otro de intensidad y tensiones generalmente diferentes.

Aplicaciones y Características

En cuanto a sus aplicaciones:

• En electrónica: Se caracterizan por ser de alta frecuencia para corrientes débiles y su núcleo es de aire.
• En electricidad de potencia: Utilizan la frecuencia industrial, trabajan con altas corrientes y su núcleo está compuesto por láminas de acero.

Naturaleza del Dispositivo

Se define como estático porque, para desarrollar su función principal (transformar valores de tensión y corriente), no existe ningún elemento móvil. Es de inducción porque su funcionamiento se basa en el principio de inducción electromagnética: en el secundario se induce una fuerza electromotriz debido al flujo magnético variable que abarca a la bobina del secundario.

Capacidad y Potencia

Para indicar la capacidad de un transformador se usa su potencia aparente, medida en voltamperios (VA) o en sus múltiplos: kilovoltamperios (kVA) o megavoltamperios (MVA). La potencia nominal es la que resulta de multiplicar la intensidad de corriente nominal del secundario por la tensión nominal secundaria a plena carga. Por lo tanto, es la potencia aparente que puede entregar indefinidamente el secundario cargando la máquina de acuerdo a un régimen de servicio especificado: SN = VN x IN.

Tipos de Transformadores de Potencia

• De distribución: Destinados a pequeñas y medianas potencias; se construyen en serie para tensiones normalizadas.
• De poder: Se usan en las grandes redes eléctricas, estaciones transformadoras o centrales generadoras de energía. Se fabrican en pequeñas series o bajo pedido.
• De medición: Son transformadores que se utilizan para medir incógnitas eléctricas como la tensión y la corriente cuando los valores de las mismas exceden los alcances de los instrumentos o por razones de seguridad.

Componentes del Transformador

Núcleo del Transformador

El núcleo está compuesto por un conjunto de chapas de hierro.

Sección del Núcleo

Los núcleos pueden tener distintas secciones, como por ejemplo:

1. Sección cuadrada.
2. De cruz con un escalón.
3. De cruz con dos escalones de refrigeración.

Conductores de las Bobinas

1. Conductores cilíndricos con revestimiento de barniz.
2. Conductores de sección cuadrada con revestimiento de cinta dieléctrica.
3. Conductores de varios flejes con doble revestimiento de cinta.

Sistemas de Enfriamiento y Seguridad

Parte Exterior de la Cuba

Cuando el aceite se calienta, empieza a circular el aceite refrigerante.

Enfriamiento Natural por Radiador

El aire circula por convección; cuando pasa por las aletas, se provoca el intercambio de calor para poder enfriar el aceite.

Enfriamiento por Radiador Forzado

Está compuesto por un motor con ventilador que obliga al aire a pasar por el radiador, lo que permite enfriar el aceite con mayor rapidez.

Enfriamiento por Intercambio de Calor

El fluido refrigerante absorbe el calor del aceite y lo libera al exterior.

Válvula de Seguridad

Actúa como un fusible de presión. Si la presión de la cuba supera la resistencia de la placa de estallido, esta explota para proteger la integridad de la cuba. Se vincula con un contactor: cuando estalla, se cierra el circuito y se enciende una alarma.

Relé de Buchholz

Funciona cuando hay problemas internos en el transformador. Cuando el aceite se sobrecalienta, genera burbujas que se evaporan, suben y avanzan hacia el tanque pasando por el relé. Allí se desvían a la cámara de aire, se alojan y empujan un flotador vinculado con los contactos; al tocarlos, se cierra el circuito de alarma. Si el aceite se sobrecalienta excesivamente, se mueve un segundo flotador que cierra un segundo circuito y activa el relé de disparo.

Características Comerciales de un Transformador

Al momento de adquirir un transformador comercial, es importante considerar una serie de datos característicos para realizar la mejor elección:

1. Potencia nominal asignada medida en kVA.
2. Tensión primaria y secundaria.
3. Regulación de tensión en la salida (± %).
4. Grupo de conexión.
5. Frecuencia.
6. Normas de aplicación.
7. Temperatura máxima ambiente (destacando si es mayor a 40 ºC).
8. Altitud de la instalación sobre el nivel del mar (destacando si es mayor a 1000 m s.n.m.).
9. Accesorios opcionales e instalación (interior o intemperie).