Transformadores de medicin:

Transformadores de medicin:Un Transformador es una mquina elctrica que permite aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.Existen varios tipos de transformadores como lo son:

-Transformadores De Medida.Hay dos transformadores especiales que se usan con los sistemas de potencia para mediciones. Uno es el transformador de potencia y el otro, es el de corriente.-Transformador De Potencia.Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensin. Tiene una potencia nominal muy baja y su nico objetivo es suministrar una muestra del voltaje del sistema de potencia, para que se mida con los instrumentos incorporados. Puesto que el objetivo principal es el muestreo del voltaje, deber ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores potenciales de varios niveles de precisin, dependiendo de que tan precisa deban ser sus lecturas, para cada aplicacin especial.Transformador De Corriente.Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la lnea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control.Los valores nominales de los transformadores de corriente se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones tpicas de un transformador de corriente podran ser 600 / 5, 800 / 5, 1000 / 5. Los valores nominales de los transformadores de corriente son de 5 A y 1 A.El primario de estos transformadores se conecta en serie con la carga, y la carga de este transformador esta constituida solamente por la impedancia del circuito que se conecta a l. Tipos De Construccin:Los tipos de transformadores de corriente son: Tipo primario devanado: Consta de dos devanados primarios y secundarios totalmente aislados y montados permanentemente sobre el circuito magntico. Tipo barra: Es similar al tipo primario devanado, excepto en que el primario es un solo conductor recto de tipo barra. Tipo toroidal (ventana): Tiene un devanado secundario totalmente aislado y montado permanentemente sobre el circuito magntico y una ventana a travs de la cual puede hacerse pasar un conductor que proporciona el devanado primario. Tipo para bornes: Es un tipo especial toroidal proyectado para colocarse en los bornes aislados de los aparatos, actuando el conductor del borne como devanado primario. Los transformadores de corriente se clasifican de acuerdo con el aislamiento principal usado, como de tipo seco, rellenos de compuestos, moldeados o en bao de lquido.Circuito equivalente.El circuito equivalente de un transformador de corriente es el siguiente:Donde: Yo: admitancia de excitacin. Z2: Impedancia de carga. Zeq: Impedancia equivalente referida al secundario.Auto-Transformadores.En algunas ocasiones es recomendable cambiar los niveles de voltaje en una mnima cantidad.

La figura anterior nos muestra un esquema del auto transformador. Consta de un bobinado de extremos A y D, al cual se le ha hecho una derivacin en el punto intermedio B. Por ahora llamaremos primario a la seccin completa A D y secundario a la porcin B D.En el transformador reductor el voltaje de alimentacin es la suma de los voltajes en las bobinas series y comn, mientras que el voltaje de salida es solamente el voltaje en la bobina comn.Puesto que las bobinas del transformador estn fsicamente conectadas, para el auto transformador se usa una terminologa diferente de la que se utiliza para otro tipos de transformadores. El primario del auto transformador (el lado que recibe la corriente) puede ser cualquiera de sus lados, dependiendo de si el auto transformador acta como reductor o como elevador.Transformadores Trifsicos.Construccin.Casi todos los sistemas importantes de generacin y distribucin de potencia del mundo son, hoy en da, sistemas de ca trifsicos. Puesto que los sistemas trifsicos desempean un papel tan importante en la vida moderna, es necesario entender la forma como los transformadores se utilizan en ella.Los transformadores para circuitos trifsicos pueden construirse de dos maneras. Estas son: Tomando tres transformadores monofsicos y conectndolos en un grupo trifsico. Haciendo un transformador trifsico que consiste en tres juegos de devanados enrollados sobre un ncleo comn.Conexiones De Transformador Trifsico.Un transformador trifsico consta de tres transformadores monofsicos, bien separados o combinados sobre un ncleo. Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifsico pueden conectarse independientemente en estrella( o en delta( ). Esto da lugar a cuatro conexiones posibles para un transformador trifsico.

Conexin Estrella ()- Estrella ()En una conexin , el voltaje primario de cada fase se expresa por VFP=VLP /3. El voltaje de la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relacin de espiras del transformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la lnea en el secundario por VLS =3 * VFS. Por tanto, la relacin de voltaje en el transformador es VLP / VLS = (3 * VFP) / (3 * VFS) = aSe emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad de aislamiento. Esta conexin tiene dos serias desventajas. Si las cargas en el circuito del transformador estn desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases del transformador se desbalancearan seriamente. No presenta oposicin a los armnicos impares (especialmente el tercero). Debido a esto la tensin del tercer armnico puede ser mayor que el mismo voltaje fundamental. Ambos problemas del desbalance y el problema del tercer armnico, pueden resolverse usando alguna de las dos tcnicas que se esbozan a continuacin. Conectar slidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer armnico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutro tambin proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga. Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo de transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer armnico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexin a tierra de los neutros. De estas tcnicas de correccin, una u otra deben usarse siempre que un transformador se instale. En la practica muy pocos transformadores de estos se usan pues el mismo trabajo puede hacerlo cualquier otro tipo de transformador trifsico.

Conexin Estrella ( Delta (En esta conexin el voltaje primario de lnea se relaciona con el voltaje primario de fase mediante VLP =3 * VFP, y el voltaje de lnea secundario es igual al voltaje de fase secundario VLS = VFS. La relacin de voltaje de cada fase esVFP / VFS = aDe tal manera que la relacin total entre el voltaje de lnea en el lado primario del grupo y el voltaje de lnea en el lado secundario del grupo es VLP / VLS = (3 * VFP) / VFSVLP / VLS = (3 * a)La conexin no tiene problema con los componentes del tercer armnico en sus voltajes, ya que ellos se consumen en la corriente circulatoria del lado delta (). Est conexin tambin es ms estable con relacin a las cargas desbalanceadas, puesto que la delta() redistribuye parcialmente cualquier desbalance que se presente.Esta disposicin tiene, sin embargo, un problema. En razn de la conexin delta (, el voltaje secundario se desplaza 30 con relacin al voltaje primario del transformador. El hecho de que un desplazamiento de la fase haya ocurrido puede causar problemas al conectar en paralelo los secundarios de dos grupos de transformadores. Los ngulos de fase de los transformadores secundarios deben ser iguales si se supone que se van a conectar en paralelo, lo que significa que se debe poner mucha atencin a la direccin de desplazamiento de 30 de la fase, que sucede en cada banco de transformadores que van a ser puestos en paralelo.En estados unidos se acostumbra hacer que el voltaje secundario atrase al primario en 30. Aunque esto es lo reglamentario, no siempre se ha cumplido y las instalaciones ms antiguas deben revisarse muy cuidadosamente antes de poner en paralelo con ellos un nuevo transformador, para asegurarse que los ngulos de fase coincidan.La conexin que se muestra en la figura har que el voltaje secundario se atrase, si la secuencia es abc. Si la secuencia del sistema fase es acb, entonces la conexin que se ve en la figura har que el voltaje secundario se adelante al voltaje primario en 30.Se usa en los sistemas de transmisin de las subestaciones receptoras cuya funcin es reducir el voltaje. En sistemas de distribucin es poco usual (no tiene neutro) se emplea en algunos ocasiones para distribucin rural a 20 KV

Conexin Delta ()- Estrella ()En una conexin , el voltaje de lnea primario es igual al voltaje de fase primario, VLP=VFP, en tanto que los voltajes secundarios se relacionan por VLS =3 *VFS, por tanto la relacin de voltaje lnea a lnea de esta conexin es VLP / VLS = VFP / (3 * VFS) VLP / VLS = a /3 Esta conexin tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que el transformador La conexin que se ilustra en la figura, hace que el voltaje secundario atrase el primario en 30,tal como sucedi antes.Se usa en los sistemas de transmisin en los que es necesario elevar tensiones de generacin. En sistemas de distribucin industrial, su uso es conveniente debido a que se tiene acceso a dos tensiones distintas, de fase y lnea.

Conexin Delta ()- Delta ()En una conexin de estas, VLP = VFP VLS = VFSAs que la relacin entre los voltajes de lnea primario y secundario esVLP / VLS = VFP / VFS = aEsta conexin se utiliza frecuentemente para alimentar sistemas de alumbrado monofsicos y carga de potencia trifsica simultneamente, presenta la ventaja de poder conectar los devanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene problemas de cargas desbalanceadas o armnicas. Sin embargo, circulan altas corrientes a menos que todos los transformadores sean conectados con el mismo tap de regulacin y tengan la misma razn de tensin..-Conexin En Paralelo.Los transformadores se pueden conectar en paralelo por distintas razones, las principales estn relacionadas con problemas de confiabilidad y de incremento en la demanda. Cuando se excede o se est a punto de exceder la capacidad de un transformador ya en operacin.Para conectar los transformadores en paralelo y garantizar su correcta operacin, se deben cumplir ciertas condiciones como son: Deben tener los mismos voltajes primarios y secundarios. Deben tener los mismo valor de impedancia expresado en por ciento o en por unidad. Se debe verificar que la polaridad de los transformadores sea la misma.Conexin De Scott: Transformaciones De 3 A 2 Fases O De 2 A 3 Fases.Cualquier sistema polifsico se puede transformar, empleando combinaciones o transformaciones adecuadas, a otro sistema polifsico. Dado un suministro trifsico, es posible obtener cualquier sistema polifsico, desde con dos fase con 24 fases o ms.Tipos de transformadores trifsicos que se pueden conectar en paralelo.Transformador Trifsico Hexafsico.El funcionamiento de estos transformadores ofrece menos dificultades, y en caso de no necesitarse un conductor neutro para el sistema hexafsico, puede hacerse con cualquier transformador trifsico cuyos devanados secundarios estn en conexin abierta.Como aplicacin principal de estos sistemas mencionaremos el servicio de conmutatriz con neutro, para la corriente continua, as como el servicio de rectificadores; en ambos casos fluye corriente continua hacia el punto neutro del sistema hexafsico, pero con la diferencia de que en la conmutatriz se trata de corriente continua, la cual se reparte en cada momento uniformemente entre seis fases, mientras que un rectificador la carga se entrega cclicamente por la diferencia de fases.Por esta razn el transformador para una conmutatriz puede construirse sin inconveniente con conexin primaria.En estrella, puesto que para compensar los Amperajes-vueltas de corriente contina de la conmutatriz no se necesita sino disponer alternadamente las mitades del devanado secundario de cada columna. Si, como es costumbre, el lado secundario se equipa con bornes para el arranque asincrnico de la conmutatriz, el punto neutro se dispone de tal modo que pueda aislarse a fin de poder limitar a tres l nmero de bornes para el arranque, ejemplo:KVA de salida en 20 = KVA de entrada en 30.; es decir 2V aIa = V3 VL IL pero la relacin de transformacin unidad, Vl /Va = 1,y 2Ia = V3ILDando cada una de las corrientes bifsicas (Ia, Ib). A la salida como, Ia = Ib = V3. Il / 2; para relacin de transformaciones unidad. De acuerdo con la ecuacin, dado que los amperes-vueltas de la carga de cualquier secundario de transformador deben ser iguales a los amperes vueltas del primario, despreciando la corriente de magnetizacin, podemos escribir: Ia N2 = V3/2 . Il. N1 y ya que la relacin de transformacin es N1/N2 y la la eficiencia es n. Podemos escribir Ia= V3/2.Il an = Ib para transformaciones de 30 a 20 y Ia= V3/2n.Il=Ib para transformaciones de 20 a 30. En la cuales Ia e Ib, son las corrientes de lneas bifsicas; Il es la corriente trifsica balanceada; es la relacin de transformacin del primario al secundario; n es la eficiencia de los transformadores.Transformaciones Trifsicas A Seis Fases.Debido a que su eficiencia es relativamente alta, los transformadores sirven como dispositivos excelentes de transformacin polifsica para suministro de sistema de ms fases, a partir, en general, de suministros trifsicos.Esos sistemas de ms fases son especialmente tiles para la rectificacin de medida onda completa debido a los componentes fluctuantes relativamente bajos.El tipo de transformador que se necesita para producir una transformacin verdadera, de 3 a 6 fases es el que tiene dos separados pero iguales, se necesitan 3 transformadores monofsicos de ese tipo, aunque se pueda usar un transformador polifsico nico con seis secundarios separados, para obtener una conversin verdadera a 12 fases, se necesitan transformadores que tengan cuatro secundario separados; para 24 o, 8 secundario separados, y as sucesivamente.Transformadores que requieren tpicamente para un transformacin verdadera de 3 a 6 fases con conexin de primarios, direcciones fasoriales de voltaje secundario y carga de 6.Los tres transformadores estn conectados en estrella, aunque se podra usar un delta, con suministros trifsicos, observando las condiciones correctas de polaridad instantnea. Para la aplicacin se muestra, se desea producir un sistema de alto voltaje de seis fases, y por lo tanto los primarios son de bajo voltaje y los secundarios son de altos. Se usara la misma conexin de primarios para todo los cinco tipos de transformaciones de 6 que se describen, y solo se muestra conexiones de secundarios.- La Estrella De 6: Una Transformacin Verdadera De 6 Fases.La primera transformacin que se muestra en la estrella de seis fases. En la conexin genrica en estrella, un extremo de todas las bobinas se conectan a un devanado comn, (por ello, la conexin en Y es un caso especial de la estrella) los extremos de H2 de todas las bobinas secundarias, se conectan entre si, y tambin los extremos de H3, de todas las bobinas secundarias, a continuacin se unen ambos conjuntos en una unin comn (n), como se ve en la figura A. Los seis extremos libres se sacan con terminales, del 1 al 6, las cuales a su vez se conectan con las terminales, del 1 al 6, de la carga de 6, como se ve en la figura A; aun se los extremos libres no se conectan con la carga de 6 fases, la estrella de 6, produce un sistema verdadero de 6 fases.

.- Conexin Doble Estrella De 6 Fases.La conexin diametral es quizs las ms sencillas de todas las conexiones de 3 a 6, porque no se necesita interconexin entre los secundarios, y no se necesita transformadores especiales, se puede emplear tres transformadores monofsicos de aislamiento idntico.Sin embargo no se produce un verdadero sistema de seis fases, y si se abre una lnea de carga de 6, o si se aparece un circuito abierto en la red de la carga de 6, se vuelve un sistema simple trifsico.- Conexin De Doble Delta De Seis Fases.L a conexin doble delta es el anlogo de malla a la doble estrella. Se hacen dos conexiones trifsicas en deltas separadas, con polaridad instantnea opuesta.El conjunto de la primera de la usa las bobina H1 y H2, mientras que el de la segunda delta usa bobinas H3 y H4, como en caso de cualquier sistema de malla, se necesita un voltmetro antes de cerrar la delta. A su ve exciten diferentes tipos de transformadores que se emplean en el alto voltaje como lo son: Transformador elevador/reductor de tensin

Son empleados en las subestaciones de la red de transporte de energa elctrica, con el fin de disminuir las prdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energa elctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilizacin.

Transformador de aislamiento

Proporciona aislamiento galvnico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentacin o seal "flotante". Suele tener una relacin 1:1. Se utiliza principalmente como medida de proteccin, en equipos que trabajan directamente con la tensin de red. Tambin para acoplar seales procedentes de sensores lejanos, en equipos de electromedicina y all donde se necesitan tensiones flotantes entre s.

Transformador de alimentacin

Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles que cortan su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que ste se queme, con la emisin de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

Transformador trifsico

Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o de tringulo () y las combinaciones entre ellas: -, -Y, Y- y Y-Y. Hay que tener en cuenta que an con relaciones 1:1, al pasar de a Y o viceversa, las tensiones varan.

Transformador de pulsos

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rpida (baja autoinduccin) destinado a funcionar en rgimen de pulsos. y adems un muy verstil utilidad en cuanto al control de tensin 220

Transformador de lnea o flybackEs un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensin y la corriente para las bobinas de deflexin horizontal. Adems suele proporcionar otras tensiones para el tubo (Foco, filamento, etc). Adems de poseer una respuesta en frecuencia ms alta que muchos transformadores, tiene la caracterstica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados secundarios

Transformador con diodo dividido

Es un tipo de transformador de lnea que incorpora el diodo rectificador para proporcionar la tensin continua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo dividido porque est formado por varios diodos ms pequeos repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo slo tiene que soportar una tensin inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al nodo del tubo, sin diodo ni triplicador.

Balun

Es muy utilizado como balun para transformar lneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La lnea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario del transformador.

Transformador electrnico

Este compuesto por un circuito electrnico que eleva la frecuencia de la corriente elctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drsticamente su tamao. Tambin pueden formar parte de circuitos ms complejos que mantienen la tensin de salida en un valor prefijado sin importar la variacin en la entrada, llamados fuente conmutada.

Transformador de frecuencia variable

Son pequeos transformadores de ncleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrnicos para comunicaciones, medidas y control.

Transformadores de medida

Entre los transformadores con fines especiales, los ms importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relees protectores en circuitos de alta tensin o de elevada corriente. Los transformadores de medida aslan los circuitos de medida o de relees, permitiendo una mayor normalizacin en la construccin de contadores, instrumentos y relees.