Transformadores Eléctricos: Definición, Función y Tipos
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Definición y Función de los Transformadores
El transformador eléctrico es una máquina estática que transforma, elevando o reduciendo, los valores de la tensión y la intensidad. Es una máquina reversible, la transformación tiene lugar sin ningún tipo de movimiento mecánico y casi sin pérdida de rendimiento.
Funciones principales:
- Transporte de energía
- Medidas eléctricas
- Seguridad de instalaciones
- Aparatos de medicina
El transporte y la distribución son sectores muy importantes.
Principio de Funcionamiento
El circuito magnético está formado por chapas de material ferromagnético (generalmente, aleación de hierro-silicio), apiladas y aisladas. Sobre el núcleo magnético se encuentran enrollados los circuitos eléctricos primarios y secundarios. La tensión de entrada en el bobinado primario produce una corriente eléctrica que, a su vez, induce un flujo magnético alterno.
El Flujo Magnético
Es el número total de líneas de fuerza que existen en un circuito magnético.
Tipos de Transformadores
Transformadores de Potencia
Por su función:
- Estabilizador
- Reductor
- Elevador
Estos transformadores elevan o reducen la tensión que se les aplica en el bobinado primario.
Por el número de fases:
- Monofásico
- Trifásico
- Tri-monofásico
- Tri-hexafásico
- Tri-dodecafásico
Por el ambiente donde están ubicados:
- Interior (en casetas de transformación, cuadros eléctricos para máquinas, aparatos de protección)
- Intemperie
Por refrigerante:
- Seco
- Aceite (los transformadores de mediana y gran potencia se refrigeran por aceite y por un sistema de radiación)
Por el tipo de refrigeración:
- Natural (circulación normal del aceite o aire)
- Forzada
Transformadores de Medidas
Transformador de tensión: Se utiliza para reducir la tensión de la línea y medirla con un voltímetro sin riesgo de accidentes.
Transformador de intensidad: Se utiliza para reducir altas intensidades para que puedan ser medidas por aparatos de pequeño tamaño y escala.
Construcción de Transformadores
Transformadores de columnas: Los transformadores monofásicos están constituidos por dos columnas verticales de igual sección unidas entre sí por dos culatas o yugos horizontales. (Los trifásicos se componen de tres columnas, también verticales, y dos culatas horizontales).
Transformadores acorazados: Tienen dos columnas exteriores por las cuales se cierra el circuito magnético y una columna central donde se colocan los dos circuitos eléctricos (se utiliza para pequeñas potencias en cuadros eléctricos).
Transformadores toroidales: Está formado por un núcleo magnético en forma de anillo cerrado (se utiliza donde coincide con otros aparatos eléctricos, como interruptores diferenciales o circuitos electrónicos).
Los autotransformadores regulables se construyen tanto monofásicos como trifásicos y se usan en la regulación y control de máquinas eléctricas, en la regulación de alumbrado, en instalaciones de climatización, etc.
Transformador Trifásico
Se realiza mediante un sistema eléctrico trifásico. La utilización de transformadores trifásicos es necesaria para el transporte y distribución de la energía. (Triángulo-triángulo (Dd), estrella-estrella (Yy), triángulo-estrella (Dy), estrella-triángulo (Yd), estrella-zigzag (Yz)).
Transformadores de Medidas
Son aquellos que, por su particular construcción y función específica, se utilizan para modificar algunas magnitudes eléctricas.
Transformador de intensidad: Se utilizan para reducir una elevada intensidad.
Transformador de tensión: Se utiliza para reducir una elevada tensión eléctrica.
Transformadores Especiales
Deben estar a prueba de cortocircuitos o ser relativamente resistentes a ellos. Suministran hasta 42 V en el bobinado secundario, mientras que el primario no puede superar los 500 V.
Transformador de Potencia
Realiza un cambio de valores en la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada y soporta una determinada potencia.
Autotransformadores
Solo tiene un bobinado que comparte sus espiras en proporción a las tensiones de entrada y salida.
Ventajas:
- Tamaño
- Coste
- Rendimiento
- Factor de potencia
- Regulación de tensión
Inconvenientes:
- Conexión común entre los circuitos de alta y baja tensión
- No sirve como transformador de aislamiento y separación de circuitos
- Corrientes de cortocircuito más elevadas
Transformador en Vacío
Pérdidas en el hierro: En un transformador en vacío se producen por las corrientes de Foucault y por el fenómeno de histéresis.
Las corrientes de Foucault se producen en cualquier material conductor cuando se encuentra sometido a una variación de flujo magnético.
¿Qué es la histéresis magnética?: Es el fenómeno que se produce cuando la imantación de los materiales ferromagnéticos no solo depende del valor del flujo, sino también de los estados magnéticos anteriores.
Ensayo en Vacío
El ensayo en vacío proporciona, a través de las medidas de tensión, intensidad y potencia en el bobinado primario, los valores directos de la potencia perdida en el hierro y deja abierto el bobinado secundario.
Transformador en Cortocircuito
Ensayo en Cortocircuito
Conseguimos las intensidades nominales en los dos bobinados aplicando una pequeña tensión al primario y haciendo cortocircuito al secundario con un amperímetro.
Medida de Aislamiento
Consiste en verificar el total aislamiento de los circuitos eléctricos del transformador entre sí y entre estos y las partes metálicas del transformador. Consiste en medir entre masa y bobinado una tensión entre 500 y 1000 V.