ficha de aprendizaje de transformadores
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Ficha de aprendizaje de transformadores
Alonso Retana Corrales 11-10
1. Definición del transformador
Un transformador es una maquina eléctrica que se compone de dos o más devanados de
cobre que comparten un núcleo, generalmente de acero dulce, que se utiliza para
transformar los valores de voltaje y corriente alternos
2. Aplicaciones prácticas de los transformadores
Los transformadores se utilizan, por ejemplo, cuando se va a utilizar la corriente de la red
de suministro pero se necesita un voltaje menor o mayor. Algunas veces cumplen la
función de aislamiento, cuando el voltaje inducido es exactamente igual al aplicado, se
utiliza para proteger o aislar las maquinas conectadas al de la red de alimentación.
3. principio de funcionamiento
Su principio de funcionamiento es bastante simple, ya que funciona con el principio de inducción
magnética. Como ya sabemos, al pasar corriente por un conductor, se genera un campo magnético
concéntrico alrededor de él y este aumenta cuando este se enrolla en forma de bobina ya que los
campos se concentran, cuando a la bobina se le enrolla alrededor de un núcleo de acero dulce por
ejemplo, el campo se concentra aun más. Si se enrolla otra bobina que comparta el núcleo, el
campo magnético variable le va a inducir un voltaje.
4. Constitución general de un transformador monofásico.
se utilizan chapas de acero dulce en forma de “E” y de “I” que se van poniendo
alternadamente sobre una carcasa plástica donde se encuentran los dos devanados, el
primario y el secundario, esto se hace de manera que, en las carcasas de los devanados
calcen perfectamente las chapas que van a servir como núcleo común.
5. Defina técnicamente a que se refiere con el concepto de transformadores reductores o
elevadores.
Elevadores: por una diferencia en los devanados, al aplicarle un voltaje en el primario, en
el secundario se va a inducir un voltaje mayor
Reductores: ocurre lo contrario, al aplicarle un voltaje en el primario, en el secundario se
induce un voltaje menor
6. Dibuje y explique que es el circuito eléctrico y magnético primario y secundario, de un
transformador
7. explique la relación de transformación
La relación de transformación es la relación que existe entre los dos devanados, con
respecto a la tensión de entrada y la tensión de salida, si esta se reduce o se eleva. Es la
siguiente:
Donde:
V1= voltaje de entrada
V2=voltaje de salida
N1=numero de espiras del primer devanado
N2=Número de espiras del segundo devanado
8. Cuál es la relación de espiras en transformadores reductores y elevadores
La relación de transformación puede variar dependiendo de las pérdidas que pueda tener
cada transformador, pero cuando el devanado primario tiene más espiras que el
secundario es un reductor, pero cuando el devanado secundario supera en número las
espiras del primario es un transformador elevador.
*9. Cuál es la relación de corrientes en transformadores reductores y elevadores.
Esta se saca teniendo en cuenta un transformador ideal sin perdidas, donde la potencia
de los dos devanados es la misma, y es la siguiente
10. Defina técnicamente Potencia aparente como se da esta en el primario y secundario
de un transformador.
La potencia aparente de un transformador es el valor máximo de potencia que este podría
proporcionar, despreciando perdidas y factor térmico, también es aquella que se calcula,
es decir, la que se obtiene de multiplicar las lecturas de corriente y voltaje de los
devanados.
11. Realice un esquema dibujado donde explique las pérdidas de potencia en el núcleo y en el
cobre que forman los bobinados del transformador.
12. Explique el funcionamiento en vacío y con carga de un transformador. Un transformador funcionando en vacio, es cuando se le aplica un voltaje al embobinado
primario pero al secundario no se le conecta carga alguna, cuando está de esa manera las
únicas perdidas que se contabilizan serian las perdidas del hierro y las del embobinado
primario. Cuando se le conecta una carga al embobinado secundario, va a pasar una
corriente a través de él y esta corriente va a generar un flujo magnético en sentido
contrario al del embobinado primario.
13. Cuáles son los sistemas de refrigeración utilizados en transformadores. Como en cualquier maquina eléctrica los transformadores tienen perdidas en forma de calor y este puede llegar a ser muy perjudicial. Para los transformadores se utilizan en general sistemas de refrigeración por aire y por aceite pero el tipo de refrigeración específica que se utiliza para cada uno depende de sus especificaciones y de su voltaje de operación.
Tipos:
AA Sin líquidos de enfriamiento y con refrigeración propia.
AFA No contienen líquidos y son de refrigeración por aire forzado (ventiladores)
AA/FA Igual al tipo AA pero se le agregan ventiladores.
OA El transformador se encuentra sumergido en aceite aislante que circula naturalmente.
OA/FA Igual que el tipo OA pero con ventiladores adicionales para disipar más calor
FOA Sumergido en aceite con enfriamiento por aceite forzado (circula por medio de bombas de aceite) y aire forzado (ventiladores)
OW Sumergido en aceite, y para optimizar la disipación de calor se le agrega un tipo de radiador con agua que se encuentra en contacto con el aceite.
14. Mencione la designación para los bornes de los arrollamientos de alta y baja tensión.
Para transformadores trifásicos, mirados desde el lado de alta tensión y de derecha a izquierda: Alta tensión H1, H2, H3 Baja tensión X0, X1, X2, X3 Para transformadores monofásicos, con ambos bornes del bobinado de alta provisto de aisladores, mirados desde el lado de alta tensión y de derecha a izquierda: Alta tensión H1, H2 Baja tensión X0, X1 15. Explique y dibuje la constitución del transformador trifásico. Un transformador trifásico está constituido por un núcleo de tres columnas, en las cuales van los devanados primario y secundario de cada una de las fases y estos pueden estar conectados en configuración delta, estrella o zigzag.
16. Dibuje y explique el circuito magnético y eléctrico, primario y secundario de un transformador trifásico.
En el circuito equivalente se representan las pérdidas, Rm representa las pérdidas en vacio por disipación, Rp y Rs la resistencia de los devanados, Ln representa las pérdidas por
FOW Sumergido en aceite y con el radiador de agua. En este el agua y el aceite fluyen por medio de bombas.
magnetización y Lp y Ls son los efectos de los flujos magnéticos dispersos en los devanados. 17. Dibuje las conexiones más utilizadas en el primario y secundario de los Transformadores trifásicos.
Delta-Delta Delta-Estrella
Estrella-Estrella Estrella-Delta
Delta-zig-zag Estrella renca-Triangulo abierto
18. Cuáles son las características que se deben tomar en cuenta para la formación de un banco trifásico con transformadores monofásicos. Se debe tomar en cuenta la aplicación en que se vaya a utilizar el transformador ya que según la conexión que se realice, así van a variar los valores de voltaje y corriente que este proporcione.
19. Sistemas trifásicos para cuatro conductores.
Este es un sistema que se da en la conexión de estrella ya que se deriva del punto común entre las
bobinas, una cuarta línea que es un neutro opcional.
20. Explique y dibuje la construcción y principio de funcionamiento de los transformadores para medida de tensión.
Los transformadores de medida de tensión necesitan estar conectados en paralelo a la carga del
circuito que se desea medir, ya que cuando la corriente atraviesa su devanado primario, en el
secundario se induce un voltaje proporcional al del circuito de medición.
21. Explique y dibuje la construcción y principio de funcionamiento de los transformadores para medida de corriente.
Los transformadores de medida están constituidos de manera que al colocarlos alrededor de un
conductor, en ellos se induzca un voltaje proporcional y en fase al de dicho conductor, de forma
tal que se pueda realizar una medida de la corriente que lo atraviesa. Estos al igual que el resto de
transformadores, se basan en el principio de inducción electromagnética.
22. Mencione las aplicaciones de los transformadores de medida. Mediante el fenómeno de inducción electromagnética, determinar valores de voltaje e intensidad de corriente eléctrica de un circuito sin necesidad de abrirlo. Además, aíslan el circuito de medida, protegiéndolos y permitiendo una mayor normalización de los instrumentos conmutadores.
23. Defina técnicamente que es un autotransformador
Este es un tipo de transformador que consta de una sola bobina y una derivación central, en la que
el devanado primario y el secundario no se encuentran aislados entre sí. Estos pueden ser
elevadores o reductores. La ventaja principal es que se puede obtener potencia del orden mucho
mayor que con un simple transformador.
24. Explique el principio de funcionamiento
En un autotransformador, la porción común (llamada por ello "devanado común") del devanado
único actúa como parte tanto del devanado "primario" como del "secundario". La porción restante
del devanado recibe el nombre de "devanado serie" y es la que proporciona la diferencia de
tensión entre ambos circuitos, mediante la adición en serie con la tensión del devanado común.
Un autotransformador resulta en un aparato más compacto (y a menudo más económico) que un
transformador de la misma potencia y tensiones nominales.
25. Realice un cuadro comparativo entre el autotransformador y el transformador.
Los autotransformadores son más livianos ya que son más pequeños ya que tienen solo una bobina
Los transformadores comunes utilizan al menos dos bobinas por lo que ocupan más espacio y son más pesados
Los autotransformadores pueden funcionar como elevadores o reductores
Los transformadores comunes solo funcionan como elevadores o solo como reductores según sea su conexión
Los autotransformadores funcionan con valores de KVA un poco más reducidos
Pueden trabajar con valores de KVA un poco más elevados
26. Cuáles son los inconvenientes de los autotransformadores. Una falla en el aislamiento de los devanados de un autotransformador puede producir daños severos Estos no filtran el contenido armónico de las corrientes Las ventajas de ahorro de material tienen limitaciones físicas ya que después de una cierta relación de vueltas, es más conveniente el uso de un transformador convencional 27. Explique el funcionamiento de los Autotransformadores monofásicos, reductores y elevadores. El que un autotransformador sea elevador o reductor solo depende de su manera de conexión y de entre cuales puntos se encuentre el voltaje de entrada
28. Explique el funcionamiento de los Autotransformadores trifásicos reductores y elevadores. El comportamiento del banco es análogo, en muchos aspectos, al de un banco de tres transformadores de dos circuitos conectados en estrella – estrella.
29. Explique el funcionamiento de los Autotransformadores trifásicos para el arranque de motores.
Se utiliza el autotransformador para bajar la tensión de entrada del motor durante un pequeño periodo de tiempo, después de que el motor empieza a trabajar, se conecta a su tensión nominal