Transformadores Eléctricos: Funcionamiento, Conexiones y Ensayos Clave

Transformador Ideal: Características y Propiedades Esenciales

El transformador ideal es una máquina teórica que cumple con las siguientes condiciones:

• Tener arrollamientos de resistencia nula.
• El núcleo magnético no debe tener pérdidas.
• Dispersión nula en ambos bobinados.
• Reactancia nula (XL = 0).
• Ningún fenómeno de capacidad (XC = 0).

Todas estas condiciones se deben cumplir de forma simultánea para que un transformador sea considerado ideal.

Conexiones Normalizadas de Transformadores Trifásicos

La importancia y el desarrollo de los transformadores trifásicos han obligado a que todas las normas hayan estandarizado sus conexiones trifásicas. Para ello, se han definido no solo las diversas formas de conectar los primarios y secundarios, sino también la orientación relativa de los fasores entre sí. El desfase angular señala el retardo de la alta tensión con respecto a la baja.

Configuraciones de Transformadores Trifásicos

La forma de construir un transformador trifásico es a través de dos métodos principales:

• Mediante tres núcleos monofásicos distintos. Para este caso, es más fácil reponer una fase cuando el transformador se daña.
• O bien, un solo núcleo que incluya las tres fases del transformador. Este segundo caso es más económico y ocupa menos espacio que el primero.

Nomenclatura de Conexiones Trifásicas

Las conexiones se identifican con letras mayúsculas para el lado de alta tensión (AT) y minúsculas para el lado de baja tensión (BT):

• y: Conexión en estrella en el lado de baja tensión (BT).
• Y: Conexión en estrella en el lado de alta tensión (AT).
• d: Conexión en triángulo en el lado de baja tensión (BT).
• D: Conexión en triángulo en el lado de alta tensión (AT).
• Z: Conexión en zig-zag (Z1G-ZAG) en el lado de baja tensión (BT).

La conexión Zig-Zag (z) es una conexión particular donde las bobinas de cada una de las fases se han dividido y conectado en dos partes.

Transformadores Monofásicos y Ensayos de Potencia

Los ensayos sobre un transformador de potencia permiten determinar las pérdidas que se producen en un transformador en funcionamiento y otras características importantes del mismo.

Ensayo en Vacío

Mediante una sencilla experiencia de ensayo en vacío se pueden determinar los siguientes parámetros:

• La relación de transformación (m).
• La corriente de vacío (Io).
• Las pérdidas en el hierro (Pfe).

Circuito Equivalente del Transformador

Un circuito equivalente, también llamado circuito sustitutivo, es un circuito compuesto exclusivamente por componentes eléctricos que tiene un comportamiento idéntico al del transformador real.

Autotransformadores: Ventajas y Desventajas

Ventajas del Autotransformador

1. Es de menor costo que un transformador común.
2. Tiene menor tamaño a igual relación de potencia.
3. Tiene mayor rendimiento (menores pérdidas).
4. Ofrece una regulación más fácil y mejor.
5. Presenta una menor corriente de vacío.

Desventajas del Autotransformador

1. Tiene mayor corriente de cortocircuito.
2. Presenta un empalme eléctrico directo entre el primario y el secundario.

Las desventajas del autotransformador limitan bastante su empleo en las grandes redes eléctricas; sin embargo, en pequeñas potencias es muy utilizado.

Tipos de Transformadores Trifásicos

La forma de lograr transformadores trifásicos es a través de dos configuraciones principales:

• A través de tres transformadores monofásicos (con flujos independientes).
• A través de un transformador trifásico único (con flujos dependientes).