Unidad Didctica IXPara ponernos en situacinLa empresa de cermica "La Aceituna" requiere, para su normalfuncionamiento, una potencia nominal de S = 400 kVA. Se le suministraenerga elctrica desde una lnea subterrnea de M.T. de 20.000 V que va aparar al centro de transformacin de dicha empresa. Para realizar dichaconversin (20.000 / 400 V), se emplea un transformador trifsicoQuieren ampliar su lnea de produccin, pero han comprobado que su trafoes insuficiente para ello. Juan Valera, director de la empresa, decidi llamar a"Chispazos y Porrazos" para que le aconsejaran sobre el tema.Pablo y Blanca se desplazaron a la empresa y estuvieron viendo la placa decaractersticas del trafo. Fueron capaces de elegirle uno deespecificaciones tcnicas adecuadas en los catlogos comerciales de unfabricante de transformadores con aislamiento en resina

Transformadores de potenciaAunque los transformadores pueden estar destinados en aplicacionesespeciales: (transformadores de comunicacin, transformadores demedida,...) su empleo principal, (el cual estudiaremos a continuacin)consiste en transformar potencias de cierta consideracin, alimentados portensin y frecuencias fijas, lo que se denomina transformadores de potencia.Algunos aspectos que podemos resear de los transformadores, a modo deintroduccin son:

Los transformadores son mquinas estticas (ya que no tienen partesmviles) que sirven para transformar la potencia (energa al fin y alcabo: W = P t), alterando los factores de los que depende adaptandodichos valores a los ms adecuados segn el caso, pero sinmodificar, en ningn caso su forma. (Transforma un sistema detensin y corriente alterna en otro sistema de tensin y corrientegeneralmente de diferentes valores y a la misma frecuencia). Serealiza mediante induccin electromagntica,

Se utilizan en redes elctricas para convertir un sistema de tensiones en otrode igual frecuencia pero de mayor o menor tensin, segn convenga(recordar que potencia = tensin intensidad) segn la frmula: suponiendo que (1 2)

Constan de dos devanados (arrollamientos). El que recibe la energaactiva se llama primario; el que la suministra al circuito de empleo,secundario.

El arrollamiento con mayor tensin recibe el nombre de devanado dealta(que no significa que tenga que ser necesariamente alta tensin)y el de menor tensin es el devanado de baja, (que anlogamente nosignifica que tenga por qu ser de baja tensin)Es importante observar que los conceptos "devanado de alta" y"devanado de baja" no coinciden, necesariamente, con loscorrespondientes a "devanado o arrollamiento primario" y"arrollamiento secundario": Existen transformadores alta-alta, alta-baja, baja-alta, baja-baja.

La conversin se realiza prcticamente sin prdidas Son mquinas de sencilla constitucin y muy econmicas, en

comparacin con las mquinas rotativas (escaso mantenimiento,elevado rendimiento,...).

Es una mquina fundamental en el transporte y distribucin de laenerga elctrica, si bien tiene otras muchas aplicaciones.

Esta mquina no permite la transformacin de la corriente continua, yaque si la U1 es constante, no habra variacin de flujo, en lo que sebasa su funcionamiento (como se vio en la unidad 4)

En el argot elctrico los transformadores se denominan "trafos", por loque a lo largo de la unidad emplearemos ambos trminosindistintamente, para intentar que sean sinnimos para ti.

ClasificacinLos transformadores de potencia se pueden clasificar desde muchos puntosde vista.As se puede tener:

Segn sea el sistema de tensiones que convierte: Monofsicos

Trifsicos

Otros (trifsicos-exafsicos, trifsicos -dodecafsicos,...) Segn aumenten la tensin o la disminuyan:

Transformadores elevadores (V2>V1 y por tanto I2

Transformadores secos

Transformadores en bao de aceite.

Segn cmo se refrigeren para poder proporcionar normalmente lapotencias para la que han sido diseados (potencia nominal):

Transformadores con refrigeracin natural Transformadores con refrigeracin forzada.

Transformadores monofsicosPara estudiar la constitucin y el principio de funcionamiento de lostransformadores, partiremos del caso ms elemental: lostransformadores monofsicos

El caso monofsico es el ms sencillo de los transformadores de potencia,por lo que lo emplearemos para desarrollar los distintos apartados que nospermitan comprender cmo est construido y su principio defuncionamiento.Sobre este veremos los esquemas elctricos equivalentes, el anlisis quede ellos se derivan, as como los ensayos caractersticos a los que sepueden someter para averiguar sus parmetros principales y otra serie deconceptos que aparecern a lo largo de la explicacin.Una vez finalizado todo lo anterior, se pasar al caso trifsico, que como sever, es muy similar a este, si bien aparecern otros cuantos conceptos ms.

ConstitucinEn los transformadores existen dos circuitos elctricos (primario ysecundario), montados sobre un ncleo de chapa magntica aislada quesirve de circuito magntico para el flujo (.A continuacin se detallarn las peculiaridades de cada una de estas partesconstitutivas del transformador.En la siguiente imagen se puede ya intuir los conceptos que se desarrollanen los apartados siguientes.

Circuito magnticoSu funcin es servir de "puente" entre la potencia primaria y secundaria sinque haya contacto elctrico, ya que la transmisin de la energa de uno aotro lados se hace por medio de campos magnticos. Analizaremos acontinuacin con qu materiales y cmo se construye.Caractersticas de las chapasCon el fin de disminuir las prdidas por corrientes parsitas (Foucault), losncleos estn constituidos por chapas de las siguientes caractersticas:

ferromagnticas (acero aleado con Silicio, que incrementa laresistividad del material y reduce las corrientes parsitas)

de muy bajo espesor (0,3 mm aprox) elctricamente aisladas (mediante un tratamiento qumico denominado

Carlite que se obtiene por laminacin en fro, que permite aumentar lapermeabilidad de la chapa)

El factor de relleno, (cociente que resulta de dividir la seccin del hierro delncleo, tambin llamada til (Su), por la seccin total (St) (hierro msaislamiento)), que se consigue con este mtodo es del orden de 0.97. (Un97%)

Fr = Su / StDisposicin de las chapasEs conveniente que los arrollamientos primario y secundario tengan lasbobinas de forma circular. Para ello es necesario que la seccin del ncleosea tambin circular. Esto es complicado desde el punto de vista del corte delas chapas y de la confeccin del ncleo.

Para transformadores pequeos simplemente se usan ncleos deseccin cuadrada.El caso ms sencillo es a base de lminas con una forma de E para elncleo principal y de I para cerrar el circuito magntico. El espesor esde 0.5 mm y se apilan en forma entrelazada para formar el ncleo

A partir de una cierta potencia se construyen ncleos a partir dechapas rectangulares colocadas de tal forma que simulen lo msposible la superficie de un crculo.Se hace porque es conveniente que los arrollamientos primario ysecundario tengan las bobinas de forma circular y para ello esnecesario que la seccin del ncleo sea tambin circular. Tiene laventaja adicional de que mejora la refrigeracin del ncleo.Esto es complicado desde el punto de vista del corte de las chapas yde la confeccin del ncleo.Observar la disposicin de las chapas cuadradas de la figura (de la 1 ala 5), para obtener una aproximacin a un crculo.

En unidades de gran potencia donde sea necesario aumentar an msla superficie de refrigeracin del ncleo, adems de adoptar columnasescalonadas, se dejan canales de ventilacin en la masa de losncleos, como se puede observar en la siguiente figura.

A las chapas verticales se les denomina columnas, y a las horizontalesculatas.

Corte y ensamblado de las chapasLas chapas magnticas pueden cortarse para montar los ncleos a tope o asolape.

A tope es simplemente haciendo contacto entre ambas partes (apenasse utiliza)

A solape es entrelazando las chapas de columnas y culatas (lo msusual)

Con cualquiera de las dos soluciones, existen trechos en los cuales el flujono se establece longitudinalmente en relacin con la direccin del laminado.Esto origina, en tales zonas, tratndose de chapas con grano orientado, unaumento de prdidas (disminucin de rendimiento, calentamiento). Paraevitarlo, se recurre al corte a 45Corte de las chapas

Disposicin de las chapas con corte a 45

Disposicin de las chapas con corte a 90

Montaje de las chapas

La unin entre columnas y culatas se hace ensamblando las chapas entres y prensndolas, generalmente mediante esprragos roscados y tuercas,para reducir el ruido que puedan producir durante el funcionamiento detransformador

Ensamblado de las chapas

Circuito elctricoTanto el primario como el secundario del transformador tienen funcionessimilares, por lo que su constitucin es similar. En este apartado veremos lasdistintas posibilidades de montaje y sus caractersticas.Para conformar el bobinado de los trafos se puede recurrir a dos soluciones,dependiendo, sobre todo, de la intensidad que tengan que soportar:

En transformadores de baja potencia y tensin se utiliza hiloesmaltado arrollado formando bobinas.

En transformadores de gran potencia se emplean pletinasrectangularesencintadas con papel impregnado en aceite

El ncleo est siempre conectado a tierra y para evitar elevadosgradientes de potencial, el devanado de baja tensin se dispone el mscercano al ncleo.Posibilidades de montajeHay varias disposiciones fsicas posibles para colocar esos bobinados enel ncleo magntico, todas ellas vlidas:

1. Circuitos magnticosde columnas o normales.Se formar el circuito magntico solamente por dos columnas y dosculatasDentro de estos hay tres posibilidades:

Bobinar el primario y el secundario en distintas columnas delcircuito magntico.Es el caso ms sencillo.

Bobinar la mitad de las espiras del primario y del secundarioen cada una de las columnas.

Bobinar los dos arrollamientos en una sola columna,separados por un aislante.Es el caso ms frecuente.

2. AcorazadosSe colocan los arrollamientos en una columna central, pero el circuitomagntico se completa por otras dos columnas. (3 columnas y dosculatas)

Para cada uno de los casos anteriores, se pueden realizar losbobinados:

Concntricos o concentrados: como se han pintado en las figuras Alternados: se subdivide cada bobinado en bobinas parciales y

se colocan alternativamente a lo largo de cada columna. Seemplea muy poco, solo en el caso de mquinas de gran potenciay altas corrientes

Principio de funcionamiento en vacoUn transformador se dice que funciona en vaco cuando el bobinadosecundario no est conectado a ninguna carga, es decir, la corriente quecircula por l es nula.En esas condiciones por el primario slo circular una pequea corrientenecesaria para mantener el flujo en el circuito magntico. (La designaremoscomo corriente de vaco)Para explicar el funcionamiento partiremos de un circuito simplificado al queiremos paulatinamente eliminando simplificaciones:

1. Un solo arrollamiento de resistencia despreciable y flujo nodisperso:Supongamos un circuito magntico formado por un ncleo de hierro enel que se ha dispuesto un arrollamiento de N1espiras al que

sometemos a una tensin alterna U1. As tenemos constituida unabobina de reactancia con ncleo magntico.

En las N1 espiras del arrollamiento se origina, por autoinduccin (verunidad 4), una fuerza contraelectromotriz (fcem) E1 (observar en lafigura como el sentido es opuesto al de U1)Por la Ley de Faraday sabemos que:

E1 = -N1 (V)Se puede demostrar que:

E1= 4.44 f N1 0 (V)Despreciando las cadas de tensin por resistencia (supondremos R1 =0), se puede admitir, que la fcem es prcticamente igual y de signocontrario a la tensin aplicada.

U1 + E1 = 0o sea que

U1 = -E1 = N12. Dos arrollamientos

Si ahora agregamos un segundo arrollamiento, de N2 espiras,tendremos constituido un transformador:Si imaginamos el transformador en vaco, es decir, con el segundoarrollamiento abierto (sin carga; observar el subndice 0), en esearrollamiento se induce una fem. (alterna senoidal) secundaria

E20 = U2 = -N2Al ser I2 = 0 (vaco):

E20 = U2con lo que, prescindiendo del signo, resulta

Pero el hecho de tener el secundario abierto, no altera ni los procesosque tienen lugar en del primario, ni tampoco en el circuitoferromagntico.

Relacin de transformacinA esas expresiones anteriores es a lo que se denomina relacin detransformacin, y es un parmetro que define en qu proporcin varia latensin.Realmente se pueden definir dos relaciones de transformacin:

Relacin de transformacin nominal mn definida como el cociente entrela tensin nominal primaria y la tensin secundaria de vaco

mn =

Relacin de transformacin por espiras me, definida como el cocienteentre el nmero de espiras del primario y el nmero de espiras delsecundario

me =cuando no interese la distincin entre ambas, por ser en la prctica valoresmuy parecidos, se escribir, simplemente, m, relacin de transformacin.Es evidente que para transformadores elevadores (U2 > U1), la relacin detransformacin ser menor que uno y para transformadores reductores (U2

(Aunque consideremos que el secundario tambin posee resistencia (R2),como se estudia el transformador en vaco, y no circula corriente, suexistencia no tiene efecto alguno, E2 = U2.)

- R1:Si consideramos el primario con resistencia R1, la ecuacin U1 + E1 = 0 pasaa ser:

U1 - R1I0 + E1 = 0.

Como la ecuacin E1 = -N1 sigue siendo vlida, se obtiene que:

U1 - R1I0 = N1La nica diferencia es que ahora U1 ya no coincide con -E1.- d1:El flujo total creado por el primario resulta ahora 1= +d1Por tanto, el flujo abarcado por el primario (+d1) ya no es el mismo que elconcatenado por el secundario (). Consideraremos separadamente ambosflujos, el comn y el de dispersin d1. Para ello supondremos:

1. Que la bobina primaria, hasta ahora considerada, carece de flujo dedispersin y no produce ms flujo que el , que transcurre (seestablece) ntegramente por el circuito ferromagntico.

2. Que en serie con la anterior, existe otra bobina, dimensionada de talforma que produce, el mismo flujo que se produca en concepto deflujo de dispersin. (d1)

Tal separacin permite separar el flujo del circuito ferromagntico () del dedispersin(d1), que se considera como circuito no ferromagntico y puedeconsiderarse, prcticamente constante. Por ello, a la bobina representativadel flujo de dispersin se le puede asignar una Ld1 constante, y en

consecuencia, posee una reactancia tambin constante Xd1 y ahora resulta laecuacin

U1 -I0R1 - j I0Xd1 = N1I0R1 y I0Xd1 son las cadas de tensin que se producen en vaco en elprimarioComo cuando no considerbamos el flujo de dispersin, la fem inducida en elprimario por el flujo comn () la seguiremos designando por E1.As resulta

U1 = -E1 + I0R1 + j I0Xd1

Funcionamiento en carga. Circuito equivalente. Relaciones elctricasfundamentalesSe dice que un transformador est en carga, cuando, estando en tensin, sedispone una impedancia Zc en el secundario.La existencia de una I2 acarrea unos procesos fsicos que estudiamos acontinuacin:

1. Por el secundario circular, motivada por U2, una corriente alternaI2.2. Ello significa que sobre el circuito magntico, acta unanuevafuerza magnetomotriz (excitacin) N2I2. (En el transformador envaco, o sea, antes de conectar la impedancia Zc, no exista ms que lafmm N1I0).

3. En principio, si la excitacin de vaco, N1I0 originaba el flujo alterno ,la presencia de la nueva fmm, N2I2. tender a alterar este flujo.

4. La E1 (= -N1 ) sufrir una variacin en la misma proporcin conque varie .La ecuacin del circuito primario en vaco, antes de la insercin de laimpedancia Zc era:

I0 = (U1 - N1 ) / (R1 + j Xd1)

Con la entrada en efecto de la carga, E1= -N1 ha sufrido variacin, adiferencia de U1, que es la tensin de entrada, siempre constante. Luego lacorriente de vaco I0 queda alterada, por haber variado la diferencia U1 - N1

. La nueva corriente (de carga) se designar por I1.A veces resulta interesante descomponerla en dos sumandos I1 = I0 + I'2 paraque se vea claramente diferenciado los dos efectos que la producen.En los transformadores usuales, y en condiciones normales, las cadas detensin en vaco (I0R1 e I0Xd1) son muy pequeas (entre el 0.002% y el0.06% de U1). En rgimen de carga, aunque mayores, siguen siendopequeas (p.e. a plena carga, de 0.2% a 6% de U1). De ah se deduce queE1, an cuando alterada sigue teniendo un valor anlogo a U1.La conclusin es que, en carga, el flujo tiene casi el mismo valor que envaco.

N1 = -E1 U1Otra consecuencia es que las prdidas en el hierro (ncleo deltransformador) son, prcticamente constantes desde el rgimen de vacohasta el de plena carga (las prdidas magnticas son funcin de B= /S, y Ses constante y vara poco con el rgimen de carga).Recordar que en vaco (I2 = 0), el secundario no ocasionaba flujos deninguna clase. Pero en el rgimen de carga la corriente I2, adems decontribuir enel flujo comn (contribuyen N2I2, N1I0, N1I'2), crea un flujo dedispersin del secundario d2. Por un proceso mental anlogo al seguido enel caso del flujo de dispersin del primario, el flujo de dispersin delsecundario se sustituye por una bobina ideal Xd2. Lo que se persigue esconseguir lo que ya se logr con el flujo de dispersin del primario: se desea

imaginar que el circuito magntico no tiene ms que flujo comn () aprimario y secundario.Las ecuaciones resultantes son:

Corriente:

I1 = I0 + I'2 = I0 - I2 = I0 - I2 Tensiones primarias:

U1 - I1R1 - j I1Xd1+ E1 = 0U1 = -E1 + R1I1 + j I1Xd1

Tensiones secundarias:E2 - I2R2 - j I2Xd2 = I2ZC = U2

E2 = I2R2 + j I2Xd2 + U2

Reduccin del secundario al primarioHay una operacin que resulta muy til para simplificar el clculo de lostransformadores, que consiste en reducir todos los valores de untransformador sus arrollamientosEs muy empleado para representar vectorialmente, a una escala razonable,en el mimo diagrama los valores de tensiones del primario y del secundario(que si no se hiciera requerira de escalas muy dispares para los dosbobinados, en funcin de su relacin de transformacin)Para eso se siguen los siguientes convenios:

1. Las tensiones del 2 se reducen al 1 multiplicadas por m, y serepresentan aplicndoles una tilde.

E'2 = E2mU'2 = U2mU'R2 = UR2mU'Xd2 = UXd2m

2. La intensidad del 2 se reduce al 1 dividida por m, y se representaaplicndole una tilde.

c) Las impedancias del 2 se reducen al 1 multiplicadas por m2, y serepresentan aplicndoles una tilde:

Z'c2 = Zc2m2

R'2 = R2m2

X'd2 = Xd2m2

3. Las potencias del 2 no sufren alteracin con la operacin dereduccin al 1

4. Tampoco sufren alteracioneslas potencias activas, las reactivas nilas aparentes

5. De todo lo anterior se deduce la conservacin de prdidas y delrendimiento

Las resistencias y reactancias resultantes se pueden sumar entre s,obteniendo los llamados valores de cortocircuito:

Resistencia de cortocircuito:Rcc = R1+ R2'

Reactancia de cortocircuito:Xcc = Xd1 + X'd2

Impedancia de cortocircuito, (definida a partir de las anteriores)

Zcc = Tensin de cortocircuito:

Ucc = Zcc I1n(parmetro que,como veremos ms adelante, es muy importante.)

Esa tensin de cortocircuito tiene una componente resistiva:URcc = Ucccos cc

y una componente reactivaUXcc = Uccsen cc

A veces todas estas tensiones se refieren a la tensin nominal primariay se expresan en porcentaje respecto de ella. Es la denominadatensin de cortocircuito relativa

Y sus correspondientes componentes resistiva y reactiva:

PrdidasComo ya apuntamos al principio, y al igual que en el resto de mquinaselctricas, en los transformadores hay una serie de fenmenos que hacenque no se pueda transferir completamente la potencia disponible a laentrada, sino que parte se convertir en alguna otra forma de energa(siempre cumplindose el principio de conservacin de la energa), de talforma que solo podremos hacer uso de una cantidad de potencia a la salidaalgo reducida.Al igual que las mquinas rotativas hay prdidas elctricas y prdidasmagnticas; pero no prdidas mecnicas al no haber partes mvilesPor tanto, aparecern:

1. Prdidas por efecto Jouleen el cobre de los arrollamientos primario ysecundario (PCu)2. Prdidas por histresis y corrientes de Foucaulten el circuitomagntico (PFe).

La histresis se puede minimizar utilizando hierro que tenga un ciclo dehistresis estrecho, y las corrientes de Foucault se reducen construyendo elncleo con lminas muy finas apiladas y aisladas entre s, como vimos alprincipio de la unidad.

RendimientoComo en el resto de mquinas elctricas, se define el rendimiento como el

cociente entre la potencia de salida y la potencia de entradaLos transformadores, al no tener partes mviles, y a diferencia de lasmquinas rotativas, no tienen prdidas por rozamientos ni prdidasmecnicas, por lo que el rendimiento de un transformador en carga vale:

Siendo: P1 = potencia absorbida por el primario (potencia de entrada) P2 = potencia cedida por el primario (potencia de salida) pFe = prdidas magnticas (en el hierro) pCu = prdidas elctricas (calentamiento por efecto Joule en la R1 delprimario y en la R2 del secundario)

Nota: se ha empleado la misma nomenclatura que en unidades anteriores,donde las prdidas se representan con letra minscula

Indice de cargaA partir de los datos nominales es sencillo calcular el rendimiento nominal,pero en muchos casos interesar calcularlo para cualquier otro rgimen decarga, lo cual nos obliga a introducir un nuevo concepto: el ndice de cargaSe define el ndice de carga, C, del transformador, en tanto por uno, como elcociente entre la intensidad que circula por el secundario a un determinadorgimen de carga y la intensidad secundaria nominal

Siendo I1, I2 las intensidades a un determinado rgimen de carga I1n, I2n las intensidades nominales.

Una vez introducido el concepto, haremos dos consideraciones: Las PFeson prcticamente constantes para cualquier rgimen de

carga, por lo que se puede sustituir ese valor por el obtenido en elensayo de vaco (PFe P0)

Las PCuvaran con el cuadrado de la carga, por lo que para unaintensidad inferior a la nominal, la potencia disminuyeproporcionalmente con el cuadrado del ndice de carga (Pcu= R1I12 +R2I22 RccI'22 C2Pcc)

Luego el rendimiento, a un rgimen de carga C (c) se puede calcular como:

De esa frmula se pueden deducir dos consecuencias importantes:1. Para un ndice de carga determinado (C constante), el rendimiento

(c) empeora con el factor de potencia de la carga (cos 2)2. Para un factor de potencia determinado (cos 2 constante), elrendimiento (c) vara en funcin del ndice de carga (C).

Rendimiento mximoDe la segunda conclusin anterior, se deduce, a su vez, que habr un ciertovalor de carga para el cual el transformador trabaje al mximo rendimiento.El rendimiento mximo para un tipo de carga determinado, (cmx) (cos 2

constante), ser mximo cuando sea mnimo, al ser los otrostrminos de la expresin constantes.Matemticamente se demuestra que dicha expresin ser mnima cuando P0= C2Pcc . Es decir, cuando las prdidas en el cobre se igualen a lasprdidas en el hierro (PFe = PCu)Por tanto ser muy fcil calcular el ndice de carga que da el rendimiento

mximo (Cmx) a partir de la expresin Cmax=Nuevamente llegamos a una conclusin importante: si se conoce elrgimen de carga (C) a que ha de trabajar, normalmente, untransformador, es recomendable que la relacin entre prdidas (Pcc/P0)sea tal que haga que el rendimiento sea mximo para esa carga.

Si trabaja fundamentalmente a relacin Pcc/P0ms convenientePlena carga (C=1) 1Tres cuartos de carga (C=3/4) 1.77Dos tercios de carga (C=2/3) 2.25Media carga (C=1/2) 4

Como lo normal es que los transformadores no trabajen a una carga (C) fija,se suele recurrir a su grfico anual, eligiendo como carga ficticia constante(C) para aplicar la regla anterior (C2Pcc = P) la resultante de calcular la mediacuadrtica de dichas cargas.

Cada de tensin. Regulacin de tensinDe una manera anloga a lo que ocurre con la prdida de potencia que seproduce en los transformadores, las tensiones que aparecen, una vez queest en carga, tambin sufren una disminucin, apareciendo lo que ya sedefini en unidades anteriores como una "cada de tensin".Si un transformador est alimentado a su tensin nominal primaria U1n, envaco proporcionar la tensin secundaria nominal U2n (U20). Pero si elsecundario est a plena carga, para un determinado factor de potencia (I2n,cos 2) la U2 ya no es la nominal. La designaremos por U2c. (El valor U2cpuede medirse fcilmente con un voltmetro).Se denomina cada interna de tensin del transformador a la diferencia detensiones que aparece en el secundario respecto a su valor nominal. Sepuede expresar en valores absolutos y relativos:

Cada interna absoluta:U2 = U2n - U2c

Ese valor obtenido, se puede ver fcilmente que es un valor numricoexpresado en voltios. Pero, como en muchos otros casos, nos es ms til siese valor est expresado en forma porcentual respecto a la tensin nominalsecundaria.

Cada interna relativa:

A ese valor c tambin se le denomina coeficiente de regulacin, y es unparmetro importante. (Como veremos ms adelante ser decisivo parapoder utilizar transformadores acoplados en paralelo).Pasando a valores reducidos al primario, se multiplicarn (como se vio en unapartado anterior) numerador y denominador por m, resultando:

(ya que U2nm = U1n y U2cm = U'2c)Vamos a obtener una expresin similar que est en funcin del cos , parapoder calcular dichas cadas de tensin para cualquier valor de ese cos .

1. Supondremos que la intensidad secundaria de carga es la nominal(I2n)

Expresando las cadas de tensin en la resistencia y en la inductancia, en %,respecto de U1n, se tiene:

y(Recordar que URcc = Ucccos cc y UXcc = Uccsen cc)Se puede considerar, sin demasiado error que, como cada interna detensin:

2. Supondremos que la intensidad secundaria de carga ya no es lanominal (I2)

Haciendo uso del concepto de ndice de carga C= slo ser necesario

sustituir en la expresin anterior por C y por C .As resulta:

De donde se deduce que la cada de tensin depende de la naturaleza dela carga.

Ensayos en transformadores monofsicosAl igual que en el resto de mquinas elctricas, mediante una serie deensayos se pueden determinar los principales parmetros de lostransformadoresExisten dos ensayos normalizados que permiten obtener las cadas detensin, prdidas y parmetros del circuito equivalente del transformador

Ensayo de vaco Ensayo de cortocircuito

En ambos ensayos se miden tensiones, corrientes y potencias. A partirdel resultado de las mediciones es posible estimar las prdidas y reconstruirel circuito equivalente con todos sus elementos

De vacioEl ensayo de vaco consiste en alimentar el primario con su tensin nominalV1n a su frecuencia nominal y dejar el secundario sin carga (de ah recibe elnombre el ensayo).Para medir los resultados del ensayo se ha de colocar un ampermetro (enserie) en el primario, que nos dar la lectura de la intensidad que circularpor el primario, que ya sabemos que en estas condiciones es la intensidadde vaco (I0), un vatmetro tambin en el primario, y dos voltmetros (enparalelo) uno en el primario, que nos medir U1n, y otro en el secundario,que nos medir U20. Es evidente que no tiene sentido colocar unampermetro en el secundario pues no circular corriente por l. (I2 = 0)En la siguiente figura se puede observar todo lo anterior:

Representndolo como esquema elctrico quedara:

Los resultados ms importantes que proporciona el ensayo deltransformador en vaco, son:

1. Relacin de transformacin2. Prdidas en el hierro (ncleo)3. Corriente de vaco I0.

El total de medidas y resultados que se pueden obtener se puede observaren la siguiente tabla:

MEDIDAS DIRECTASTensin nominal del primario V1n = V1Tensin nominal del secundario V2n = V2Corriente de vaco I0 = APotencia en vaco P0 = W

MEDIDAS INDIRECTAS

Relacin de transformacin

Prdidas en el hierro PFe = P0

Factor de potencia en vaco

Impedancia de vaco

De cortocircuitoEl ensayo de cortocircuito consiste en hacer circular por el primario su intensidadnominal I1n a su frecuencia nominal y poner el secundario en cortocircuito (de ahrecibe el nombre el ensayo).Para el ensayo en cortocircuito, se ha de colocar un ampermetro (en serie) en elprimario del transformador, un vatmetro tambin en el primario, y unvoltmetro (en paralelo) tambin en el primario. El secundario se cortocircuitarmediante una impedancia despreciable.En esta disposicin, se aplica al primario una tensin de ensayo Ucc tal que, por dichoarrollamiento, circule la intensidad nominal. Se ir aumentando la tensin hastaobtener un valor Ucc, determinado por el hecho de que el ampermetro (A), indique laintensidad nominal I1n. Ucc es la llamada tensin de cortocircuito.

En la siguiente figura se puede observar todo lo anterior:

Representndolo como esquema elctrico quedara:

Realmente el ampermetro del secundario A2 no sera necesario)El dato ms importante son las prdidas en el cobre del transformador a plena carga.Las medidas proporcionadas por los tres aparatos (A (I1n), V (Ucc) y W (Pcc) ) y losresultados que se pueden obtener de ellas se puede observar en la siguiente tabla:

MEDIDAS DIRECTASTensin de cortocircuito Vcc = VIntensidad nominal del primario I1n = A1Intensidad nominal del secundario I2n = A2Potencia en cortocircuito Pcc = W

MEDIDAS INDIRECTAS

Relacin de transformacin

Tensin de cortocircuito en %URcc = Ucccos ccUXcc = Uccsen cc

Factor de potencia en cortocircuito Cos cc =

Impedancia de c.c.

Resistencia de c.c. = Zcccos cc=R1 + R2m2

Reactancia de c.c. = Zccsen cc =X1 + X2m2

Corriente de cortocircuito accidentalEs frecuente identificar el ensayo de cortocircuito, visto anteriormente, con uncortocircuito accidental producido en el transformador, pero no son lo mismo.Es importante ver la diferencia que existe entre la corriente de cortocircuitoen el ensayo de cortocircuito y la corriente de cortocircuito accidentalEn el caso del ensayo de c.c., la tensin de alimentacin es una tensinmuy reducida (Ucc), mientras que en c.c. accidental es la tensinnominal (U1n)Lo cual hace que aunque en ambos casos la impedancia sea la misma,segn la ley de Ohm, la intensidad resultante sea muy distinta.En el primer caso es la intensidad nominal, mientras que en el segundo esuna intensidad de cortocircuito, de valor muy superior:

Para los valores habituales de (cc (5-10%) se obtienen corrientes decortocircuito de 10 a 20 veces mayores que la intensidad nominal (Icc 1020 I1n) con el consiguiente peligro por calentamiento y unos esfuerzoselectrodinmicos importantesEn resumen:

Tensin Aplicada CorrienteEnsayo de cortocircuito Ucc I1nAccidente de cortocircuito U1n Icc

Para saber ms:Animacin: Ensayo CC TrafoPuedes visitar los siguientes enlaces a pginas de fabricantes detransformadores monofsicos:POLYLUX:http://www.polylux.comASFER Transformadores, S.L.:http://www.asfer.comOMECA:http://www.omeca.net/index2.htm

Transformadores trifsicosPor transformacin trifsica entenderemos la de un sistema trifsicoequilibrado de tensiones en otro sistema trifsico, tambin equilibrado.La transformacin trifsica se puede realizar de dos maneras:

mediante transformadores monofsicos, aunque existen otras mquinas estticas, especialmente concebidas

para esta funcin: los transformadores trifsicos.

Banco de transformacin trifsicaEn este caso la transformacin trifsica se hace a base de trestransformadores monofsicos idnticos, donde tanto los primarios comolos secundarios se pueden conectar en estrella (con o sin neutros) o entringulo.Si al primario de estos transformadores se les aplican las tensiones primariasequilibradas, el secundario proporcionar otro sistema trifsico, semejante,segn la relacin m (la de los trafos monofsicos).Un conjunto de 3 trafos monofsicos conectados para realizar unatransformacin trifsica, constituye un banco de transformacin trifsica abase de transformadores monofsicos.Tiene la ventaja de que los circuitos magnticos son completamenteindependientes, sin que se produzca reaccin o interferencia alguna entre losflujos respectivos.

Transformador de 3 columnasEn este caso la transformacin trifsica se hace a base de untransformador trifsicos donde tanto el primario como el secundario sepueden conectar en estrella (con o sin neutros) o en tringulo.Partamos de un banco de tres transformadores monofsicos idnticos, parallegar a comprender el funcionamiento de estos transformadores trifsicos:

1. Supongamos un banco de tres transformadores monofsicos idnticosa base de cargas equilibradas en los secundarios. La suma neta de losflujos en los tres transformadores es cero.

2. Si se fundieran en una las tres columnas centrales, por la resultante nocirculara flujo alguno, al anularse.

3. Si por innecesaria se suprime, obtendremos un notable ahorro dehierro, as como de las correspondientes prdidas comparadas con elcomportamiento a base de los tres monofsicos.

4. As hemos constituido el ncleo usual de los transformadores trifsicos.Los devanados pueden seguirse conectando en estrella o en tringulo.

Lo mismo que si se trata de bancos trifsicos, como de transformadores conncleos de tres columnas, su estudio terico, en el caso de cargasequilibradas, se remite al de los transformadores monofsicos.

ConexionesLas conexiones que se pueden realizar en el bobinado trifsico de un trafo nodifieren de las vistas en la unidad 8 para receptores trifsicos, por lo que seremite all para su repasoLas posibles conexiones que se pueden realizar en los trafos trifsicos son:

Conexin estrella - estrella (Yy)

Conexin tringulo - estrella (Dy)

Conexin estrella - tringulo (Yd)

Conexin tringulo - tringulo (Dd)

Conexin estrella - zigzag (Yz) o tringulo - zigzag (Dz)Hay otra forma de realizar los bobinados (en la prctica solo los secundarios)que consiste en dividir cada fase del bobinado en dos mitades, realizando laconexin sobre una de las mitades en estrella y la otra en tringulo. Es lo quese denomina conexin zigzagAs, el secundario consta de dos semidevanados con igual nmero deespiras y la tensin secundaria de cada fase se obtiene como la suma de lastensiones inducidas en dos semidevanados situados en columnas diferentes

Ensayos fundamentales en transformadores trifsicosLos ensayos fundamentales son los mismos que en los trafos monofsicos.Por tanto se vern los ensayos de:

VacoCortocircuito

De vacoSe utiliza para encontrar las perdidas en el hierro en un transformador.Se conectan 2 vatmetros monofsicos o uno trifsico, segn el conocidomtodo Arn, un voltmetro para verificar la tensin de lnea, y,opcionalmente, ampermetros para poder determinar la corriente de vaco, ycon ella, el ngulo de fase en vaco.Si el vatmetro es trifsico dar directamente en su escala la potencia totalabsorbida por el transformador, pero si se trata de dos monofsicos, hay quetener cuidado con un detalle que recordaremos: en el mtodo Aron, como yavimos, se sumaban las indicaciones cuando el desfase entre la corriente y latensin era menor de 60, pues si ese ngulo era superado, haba que restarambas lecturas. En un transformador en vaco, el ngulo de desfase siempresuperar los 60, por lo que habr que restar las lecturas de ambosinstrumentos.Finalmente, la potencia total de vaco representa las perdidas en el hierro detodo el transformador, y el ngulo de desfase de la corriente de vaco ser:

Cos 0 = P0 / (3 V I0)Debiendo tenerse presente que el ngulo cuyo coseno da la ultima formula,no es el que corresponde a una fase particular, sino que a un intermedioentre las tres fases, ya sabemos que son distintos. Para tener el valor exacto

de cada uno, habra que conectar tres juegos de instrumentos, uno en cadafase, y calcular el angulo por el mtodo de medida que se conoce y que sevio en la seccin correspondiente a los monofsicos.El ensayo ser realiza como se ve en la siguiente figura.

De cortocircuitoSe utiliza para determinar las perdidas en el cobrePero en este caso no es necesario medir las prdidas en las tres fases, puescomo son iguales en todas, basta medir en una fase y multiplicar por tres. Seemplea el esquema que se muestra en la siguiente figura.

Tal como se vio en ensayo para transformadores monofsicos, hay queaplicar al primario una tensin reducida, que se grada de manera que setenga en el secundario la intensidad nominal I2n, medida por el ampermetro.El vatmetro indica la potencia que absorbe una fase del transformador consecundario en cortocircuito. Las perdidas totales en el cobre se calculanmultiplicando esa lectura por tres.

RendimientoY una vez que conocemos las perdidas totales en el hierro y en el cobre denuestro transformador trifsico, para determinar el rendimiento no hay msque conocer la potencia nominal secundariaAl igual que en monofsico, se define el rendimiento como el cociente entrela potencia de salida y la potencia de entrada

A partir del balance de potencias de los trafos (P1 = P2 + pFe + pCu), si sesustituye en la frmula del rendimiento se tiene:

Las nicas diferencias respecto a la frmula vista para el caso monofsico esque ahora las potencias son trifsicas y por tanto se multiplican por 3, y lasprdidas en el cobre y en el hierro sern tambin proporcionales al nmerode fases y al tamao del ncleo respectivamente):

Siendo: P1 = potencia absorbida por el primario (potencia de entrada) P2 = potencia cedida por el primario (potencia de salida) pFe = prdidas magnticas (en el hierro) pCu = prdidas elctricas (calentamiento por efecto Joule en las R1 delprimario y en las R2 del secundario)

siendo: P2 es la potencia total trifsica para el secundario, en vatios. pFe son las prdidas totales en el hierro pCu prdidas totales en el cobre

Para tener el rendimiento en porcentaje, basta multiplicar el resultado por100.En la figura siguiente vemos la curva del rendimiento de un transformadorcon diferentes cargas y cos :

Bornes homlogosEs importante reconocer, a simple vista, los bornes de los transformadores(para realizar las conexiones, medir secuencias de fases,...) y ello nos lleva aintroducir un nuevo concepto: los bornes homlogosTodos los arrollamientos montados sobre una misma columna abrazan encada instante el mismo flujo comn y con el fin de precisar el sentido delas f.e.m. suponemos que el sentido de arrollamiento de las bobinasprimarias y secundarias es el mismo. Si designamos con la misma letra losterminales homlogos en cuanto a polaridad instantnea de dos cualesquierade estos arrollamientos montados sobre la misma columna, los vectoresrepresentativos de las f.e.m. respectivos se presentaran como se indica acontinuacin.Mirando el transformador desde el lado de baja tensin, los bornes de bajatensin se designan de derecha a izquierda, por los smbolos siguientes:

N - 2 U - 2 V - 2 WEl smbolo N corresponde al borne neutro.Mirando el transformador desde el lado de alta tensin los bornes de altatensin se designan de izquierda a derecha, por los smbolos siguientes:

1 U - 1 V - 1 W

Dichos smbolos deben estar marcados sobre la tapa de la cuba en formaindeleble y en relieve.A continuacin se puede ver la disposicin y designacin de los bornes de untrafo, visto desde arriba:

A los bornes (alta y baja) con la misma letra se les denominar homlogos(1U-2U, 1V-2V, 1W-2W).Los terminales de igual polaridad son los que simultneamente, debido a unflujo comn, presentan la misma tensin.Homlogos e igual polaridad son conceptos distintos: puedenconectarse extremos de arrollamiento de igual polaridad o bien de polaridadopuesta a bornes homlogos.El concepto de bornes homlogos ser muy importante para el acoplamientode trafos en paralelo, que se ver a continuacin

En resumen: bornes homlogos estarn sealados por la misma letra, yla indicacin suplementario (tilde o no) informar sobre las polaridades.A continuacin se ven las distintas formas de conexin, segn la polaridadde los bornes sobre los que se realice dicha conexinConexiones en Estrella (Y)

Conexiones en Tringulo (D)

Conexiones en Zig-zag (Z)

ndices horariosPara relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias,no basta en los sistemas trifsicos con la relacin de transformacin, sinoque se debe indicar los desfases relativos entre las tensiones de una mismafase entre el devanado de alta y el de baja. A esos desfases se los denominandices horarios.Una manera de establecer estos desfases consiste en construir losdiagramas fasoriales de tensiones y corrientes, conociendo: la conexin enbaja y alta tensin (estrella, tringulo o zig-zag), las polaridades de losenrollados en un mismo circuito magntico o fase, y las designaciones de losbornes.Dependiendo del tipo de conexin, las tensiones simples del primario y delsecundario pueden no estar en fase, cosa que siempre ocurre en lostransformadores monofsicos. Para indicar el desfase existente entre lastensiones simples, y a efectos de nomenclatura, no se darn en grados (0-180) ni tampoco en rdn (0-(), sino en mltiplos de 30. Es decir, se adoptacomo unidad de ngulo el de 30. As, los desfases van de 0 (0) a 12 (360)(como las agujas de un reloj). El valor del desfase as indicado, recibe elnombre de ndice de desfase u horario. Se puede realizar de manera practicaexpresando la hora que marcaran el fasor de tensin de la fase R delprimario (situado en las 12h) y el del secundarioEl concepto de ndice horario ser muy importante para el acoplamiento detrafos en paralelo, que se ver a continuacin

Grupos de conexinEl grupo de conexin constituye un convenio sobre la utilizacin de letraspara designar las diferentes conexionesLas conexiones de un transformador se designarn dando, por este orden,

1. La conexin en el arrollamiento de mayor tensin, representada porletras maysculas: Y (estrella); D (tringulo).

2. La conexin en el arrollamiento de menor tensin representada porletras minsculas: y (estrella); d (tringulo).

3. El desfase entre la tensin del primario y la correspondiente delsecundario, representada por su ndice horario

Para explicar los posibles acoplamientos entre devanados segn susconexiones, nos valdremos del caso estrella-estrella Yy0 e Yy6:A efectos del desfase existen dos posibilidades de cerrar los neutros de lasestrellas segn se ve en las figuras.Se puede ver que en el primer caso los vectores homlogos estn en fase,(desfase nulo):

y en el segundo caso los vectores homlogos estn desfasados 180.

El desfase se obtiene multiplicando el nmero que acompaa ladenominacin por 30 (en Yy6 el desfase es 630=180 y en Yy0 el desfase es030 = 0)A continuacin se ven algunas de las formas ms frecuentes de conexin:

El grfico siguiente demuestra la justificacin del ndice horario para estaconexin Dy11

Con las conexiones estrella, tringulo y zigzag, y las diferentes formas derealizarlas, existe una gran cantidad de combinaciones. En la prctica, seutiliza un nmero limitado de acoplamientos, que se dan en el cuadrosiguiente, donde se observan las posibles conexiones de trafos trifsicos,con sus representaciones vectoriales, esquemas de conexiones, relacionesde transformacin, grupos de conexin e ndices horarios.

Placa de caractersticasAl igual que ocurre con las mquinas elctricas rotativas, segn se vio en launidad 9, los transformadores, han de llevar en su carcasa, remachada oatornillada una placa de caractersticas donde aparecern sus parmetrosms importantes.La placa de caractersticas de un trafo tiene un aspecto semejante a la figura,donde aparecen los datos tcnicos ms relevantes del mismo:

Nombre del fabricante. Tipo de transformador Nmero de serie. Ao de fabricacin. Potencia nominal (KVA). Frecuencia (Hz) Tensin nominal primaria (V). Tensin nominal secundaria (V). Grupo de conexin e ndice horario Intensidad nominal primaria (A). Intensidad nominal secundaria (A). Nivel de aislamiento (KV) Aumento promedio de temperatura en devanados (C). Temperatura ambiente promedio diaria (C). Tensin de cortocircuito (%) Peso total aproximado (Kg) Diagrama de conexin (Unifilar) Identificacin del lquido aislante. Litros aproximados del lquido aislante ....

A continuacin se muestra la placa de caractersticas normalizada que tienenque llevar los transformadores de distribucin en BT sumergidos en aceite,segn UNE 21428

Acoplamientos en paralelo de transformadores trifsicosEn muchas ocasiones, se van aumentando progresivamente las cargas a untransformador, llegando (e incluso sobrepasando, motivo de numerososaccidentes) su potencia nominal. En esos casos, o si se prev que en unfuturo llegue a esa situacin se puede recurrir a dos opciones: Sustituir eltransformador por otro de mayor potencia o acoplar otro de potenciaadecuada en paraleloLas ventajas del acoplamiento son varias:

Se aprovecha unos equipos y unas instalaciones ya realizadas En caso de avera de uno, el otro puede seguir funcionando

Si el consumo es bajo se puede desconectar uno de ellos (con elconsiguiente ahorro por prdidas, y la ventaja de poder realizar laboresde mantenimiento en l)

Pero para que se pueda dar ese acoplamiento se deben cumplir una serie decondiciones precisas para el correcto trabajo de los transformadores:

Que tengan idntica relacin de transformacin (ya que van a estarconectados al mismo primario y al mismo secundario)

Que las cadas de tensin sean semejantes y por tanto posean igualestensiones de c.c., con un margen del 10% (para que tengan un buenreparto de carga)

Que tengan el mismo desfase, (para evitar corrientes de circulacin). Que su relacin de potencias nominales (P1 / P2) no sea superior a2.5 o 3

Para realizar una correcta maniobra de acoplamiento se han de conectar acada fase de lnea los bornes sealados con la misma letra (borneshomlogos). En la prctica se realizan primero las conexiones de alta tensiny a continuacin se comprueba la tensin entre los bornes y las fases a lasque se van a conectar. Si estas tensiones son nulas, la conexin es posible.

Para saber ms:Trafos en paraleloPuedes visitar los siguientes enlaces a pginas de fabricantes detransformadores trifsicos:PYSEL Productos elctricos:

http://www.pysel.com.ar/ALKARGO. Especialistas en transformadores:http://www.alkargo.com/IMEFY. INDUSTRIAS MECANO ELCTRICAS FONTECHA YBENES,S.A.http://www.imefy.com/

Transformadores especialesA continuacin veremos algunos tipos especiales de transformadores, que sesalen de la descripcin dada en los apartados anterioresDistinguiremos tres tipos de trafos especiales:

Autotransformadores (o autotrafos) Transformadores con tomas Transformadores de tres arrollamientos

Las diferencias radican fundamentalmente en su constitucin.

AutotransformadoresLos autotransformadores son mquinas elctricas estticas muysemejantes a los transformadores, pero a diferencia de estos, slo poseenun circuito elctrico.Imaginemos el transformador de la figura:

El devanado primario de N1 espiras est sometido a una tensin V1 entre susextremos A y B. El devanado secundario de N2 espiras est sometido a unatensin V2 entre sus extremos C y D. El punto E del devanado primario esta una tensin V2 y por tanto se puede unir elctricamente con C ya queambos puntos estn a un mismo potencial (el mismo nmero de espiras enambas columnas). E igualmente se puede hacer entre B y D. Si se suprime,por innecesario el devanado secundario de N2 espiras se obtiene unautotransformador con dos tomas de salida (C y D) y dos tomas de entrada (A y B). En definitiva, no es ms que un divisor de tensin.

Resumiremos algunas de las ventajas e inconvenientes de losautotransformadores frente a los transformadores:

Ventajas Ahorro de conductor (se emplean N2 espiras menos). Circuito magntico (ventana) de menores dimensiones. Disminucin de prdidas elctricas y magnticas. Mejor rendimiento (menores prdidas) Mejor refrigeracin (cuba ms pequea). Menor flujo de dispersin y corriente de vaco. (Menor cada de tensin

y (cc).Inconvenientes

Menor resistencia dinmica a los cortocircuitos Prdida del aislamiento galvnico. Mayor corriente de cortocircuito (Menor (cc). Necesarias ms protecciones. Dificultad en el trabajo en paralelo

Las ventajas de los autotransformadores tienden a perder valor cuando maumenta.Tienen justificado su empleo en determinados casos en que hay que realizarla transformacin de una tensin entra relativamente parecida (p.ej.discrepante en un 25% ( m = 4 o 1/4). En tal caso, el autotransformador esnotablemente ms econmico que el transformador. Puede ser reductor oelevador.Es tan comn que se presente el uso de relaciones de transformacinprximas a la unidad, que corresponde dar a los autotransformadores laimportancia que tienen, por haberla adquirido en la prctica de su grandifusinLa disposicin en autotransformador puede adoptarse en lastransformaciones trifsicas. La conexin Y es la generalmente empleada,aunque no es la nica, ya que tambin se pueden realizar conexiones D y Z.(La conexin del primario condiciona la del secundario: Y-y, D-d, Z-z)

A los autotransformadores variables se los denomina Variacs

Se remite al apartado de Simbologa para ver sus smbolos normalizados

Transformadores con tomasOtro tipo de transformador especial es el transformador con tomas, queconsiste en poner varios bornes de salida en uno de los devanados, quepermiten cambiar la relacin de espiras entre primario y secundario, y deeste modo conseguir una tensin de salida variableEntre otras aplicaciones se utilizan en las redes de transporte y distribucinpara mantener la tensin constante con independencia de la cargaEn las figuras se ven dos posibilidades de conexin. El caso 1 es msfavorable ya que se trabaja con tensiones menores

Transformadores con tres arrollamientosSon transformadores especiales utilizados en alta potencia. Constan de unprimario y dos secundariosMediante una sola mquina se obtienen dos niveles de tensin diferentes.En la figura se puede observar el esquema de estos transformadores

Transformadores de medida y proteccinSon transformadores de caractersticas especialmente diseadas paraalimentar instrumentos de medida, contadores, rels y otros aparatosanlogos.Como transformadores que son, que aprovechan las propiedadeselectromagnticas de las corrientes alternas y de los materialesferromagnticos para conseguir su finalidad, que es obtener de la energaelctrica que sale de ellos un reparto diferente en tensin e intensidad que dela que entra a ellosPero su funcin es distinta a la de los trafos de potencia, ya que se trata dereducir a valores no peligrosos y normalizados, las caractersticas detensin e intensidad de una red elctrica.De esta manera, se evita la conexin directa entre los instrumentos y loscircuitos de alta tensin, que sera peligroso para los operarios y requeriracuadros de instrumentos con aislamiento especial. Tambin se evita utilizarinstrumentos especiales y caros, cuando se quieren medir corrientesintensas.

Los transformadores de proteccin (de tensin y de corriente) sonsimilares a los de medida, pero su secundario no alimenta aparatos demedida sino aparatos de proteccin, tales como: rels magnetotrmicos,rels diferenciales, etcHay dos clases de transformadores de medida, segn el parmetro que sepretenda medir:

Transformadores de intensidad Transformadores de tensin

Transformadores de intensidadSe emplean para evitar la medida directa de corrientes elevadas, que exigirade unos devanados de grandes dimensiones o en circuitos de alta tensin,que requeriran de unos grandes aislamientosEn estos la intensidad secundaria es, en las condiciones normales de uso,prcticamente proporcional a la intensidad primaria y desfasada conrelacin a la misma un ngulo prximo a cero, para un sentido apropiado delas conexiones.El primario de un transformador de intensidad consta de una o varias espiras,que se conectan en serie, con el circuito cuya intensidad se desea medir. Elsecundario alimenta los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos demedida, conectados en serie.El secundario siempre se ha de conectar a tierra y no dejar nunca abierto(desconectado) porque da lugar a sobretensiones peligrosasAs, si se desea medir una intensidad de 500 A se pueden utilizar unampermetro de 5 A y un transformador de intensidad de relacin detransformacin 500/5 A (es decir cuando circulen 500 A por el circuito, eltransformador de intensidad suministra 5 A al ampermetro). Las lecturas quese realicen con este ampermetro habr que multiplicarlas por 500/5 paraobtener la intensidad medida.La intensidad secundaria de los transformadores de intensidad (la quesuministran al amperimetro) suele ser 5 1 A.

Transformadores de tensinSe emplean cuando la medida directa de tensiones elevadas exigiradisponer de un voltmetro con un gran aislamiento. (Adems, resultarapeligroso que alguien se acercara a l para realizar la lectura de susindicaciones.)En estos la tensin secundaria es, en las condiciones normales de uso,prcticamente proporcional a la tensin primaria y desfasada con relacin ala misma un ngulo prximo a cero, para un sentido apropiado de lasconexiones.El primario de un transformador de tensin, se conecta a los bornes, entrelos cuales se desea medir la tensin y el secundario se conecta a loscircuitos de tensin de uno o varios aparatos de medida conectados enparalelo.El transformador de tensin difiere menos de transformador de potencia, queel transformador de intensidad.As, si se desea medir una tensin alterna de 10000 V se puede utilizar unvoltmetro de 110 V y un transformador de tensin de relacin detransformacin de 10000/110 V (es decir, cuando el circuito est a 10000 V,el transformador de tensin suministra 110 V al voltmetro). Las lecturas quese realicen con este voltmetro habr que multiplicarlas por 10000/110 paraobtener el valor de la tensin medida.La tensin nominal secundaria de los transformadores de tensin (la que sesuministra al voltmetro) suele ser de 110 V.

Trafos de medidaPara saber ms:Puedes visitar el siguiente enlace:Grupo ARTECHEhttp://www.arteche.es/castellano/grupo_arteche/index.html

SimbologaA continuacin se exponen diversos smbolos normalizados referentes a transformadores:

Esa simbologa debe complementarse con una serie de nmeros que indiquen susparmetros elctricos principales, generalmente tensiones, potencia y frecuencia, comose ve en los ejemplos de la figura