Transformadores monofásicos

 Transformadores monofásicos Este dispositivo se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrolla arrollado do varias varias espiras espiras (vuelt (vueltas) as) de alambre alambre conduc conductor tor.. Este Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominarán: "primario" a la que recibe la tensión de entrada y "secundario" a aquella que dona la tensión transformada.  a bobina "primaria" rec recibe ibe un unaa tens tensió iónn alterna

q ue

hará

circular! por ella! una corriente Esta inducirá

alterna. corriente un

flujo

man#tico en el núcleo de hierro. $omo el bobinado "secundario" está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro! el flujo man#tico circulará a trav#s de las espiras de #ste. %l haber un flujo man#tico que atraviesa las espiras del "secundario" se enerará por el alambre del secundario una tensión. &abr'a corriente si hubiera una cara (si el secundario estuviera conectado a una resistencia! por ejemplo). a raón de la transformación de tensión entre el bobinado "*+,%*+-" y el "E$/01%*+-" depende del número de vueltas que tena cada uno. a relación de transformación es de la forma

! donde 0 ! 0 son el número de espiras y 2 y 2 son las tensiones del primario y del secundario respectivamente.

Entonces: /n transformador puede ser elevador o reductor! dependiendo del número de espiras de cada bobinado. i se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrea es iual a la que se obtiene de #l! se desprecian las perdidas por calor y otras)! entonces: otencia de entrada (i) 3 otencia de salida (s). i 3 s i tenemos los datos de intensidad y tensión de un dispositivo! se puede averiuar su potencia usando la siuiente fórmula. otencia () 3 2ensión (4) 5 +ntensidad (+)  3 4 5 + (6)  %plicamos este concepto al transformador y deducimos que la única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que

cuando la tensión se eleve la intensidad disminuya en la misma proporción y viceversa. Entonces:

 %s'! para conocer la corriente en el secundario cuando teno la corriente +p (intensidad en el primario)! 0p (espiras en el primario) y 0s (espiras en el secundario) se utilia siuiente fórmula:

 Transformadores Trifásicos a transformación de tensiones y corrientes en los sistemas trifásicos puede realiarse de dos maneras. a primera de ellas consiste en emplear un transformador monofásico en cada una de las tres fases! de tal forma que se formen circuitos man#ticos independientes. Este sistema es poco económico ya que emplea mucho volumen de hierro! a la par que es poco práctico por ser necesario incorporar tres unidades id#nticas para realiar la transformación total. a seunda manera consiste en emplear un solo núcleo man#tico en el que se incorporan todos los devanados necesarios. En este caso el sistema esta formado por tres columnas iuales sobre las que se arrollan las espiras que constituyen los bobinados primario y secundario de cada fase como se indica a continuación.

e puede considerar que este núcleo trifásico es el resultado de la unión de tres sistemas monofásicos de acuerdo con el proceso de simplificación que se muestra en el pró5imo esquema:

En el estudio del transformador trifásico hay que considerar cada columna como un transformador monofásico! de tal forma que los ensayos! esquemas equivalentes! etc7 deben e5presarse en valores simples! pudi#ndose aplicar entonces! las mismas t#cnicas de análisis que se emplean en el estudio de los transformadores monofásicos. a desinación de los terminales de los devanados! se hará siuiendo las recomendaciones e5presadas anteriormente! empleando las letras a! 8! c para denominar los principios de las bobinas del devanado de  %.2.! que se supondrá situado en el primario9 las mismas letras en minúscula: a! b! c indicaran los terminales de la misma polaridad instantánea en el devanado secundario. 1- Formas de conexión de los Transformadores Trifásicos

as formas que mas frecuentemente se emplean para realiar las cone5iones de los arrollamientos son: estrella (con hilo o sin hilo neutro)! en trianulo y en ia. En la cone5ión en estrella se une en un mismo punto los tres e5tremos de los arrollamientos que poseen la misma polaridad! e5istiendo dos formas básicas seún se unan las terminales %! 8! $ ó %;! 8;! $; (a! b! c! ó a;! b;! c9 para secundario). En la cone5ión en trianulo se unen sucesivamente los e5tremos de polaridad opuesta de cada dos devanados hasta cerrar el circulo! seún sea el orden de sucesión en que se realia esta operación puede e5istir dos formas diferentes. a cone5ión en ia! que en la práctica solo se emplea en el lado de menor tensión! consiste en subdividir en dos partes iuales los devanados secundarios! una parte se conecta en estrella y lueo cada rama se une con una serie de bobinas invertidas de las fases

adyacentes! siuiendo un determinado orden c'clico. Estas tres formas básicas se muestran a continuación.

2- Combinación de Conexiones de Transformadores Trifásicos

os devanados primario y secundario de cualquier transformador  trifásico se pueden conectar dependientemente en Estrella (<) o en 1elta (o triánulo! =). Esto nos da un total de cuatro cone5iones posibles (sin contar la cone5ión de ia) en el banco de un transformador trifásico: >. Estrella  Estrella (<<) ?. Estrella 1elta (<=) @. 1elta  Estrella (=<) A. 1elta  1elta (==) a clave para facilitar el análisis de un banco trifásico es ver un solo transformador del banco debido a que cualquier transformador en el banco se comporta e5actamente como los transformadores monofásicos ya estudiados. $omo ya se mencionó! la impedancia! la reulación de voltaje! la eficiencia y los demás cálculos para los transformadores trifásicos se llevan a cabo con base en un criterio por  fase! utiliando e5actamente las mismas t#cnicas desarrolladas para los transformadores monofásicos.

2.1- Conexión Estrella – Estrella

En una cone5ión Estrella  Estrella! el voltaje primario en cada fase del transformador está dado por 4Bp34CD@. El voltaje de fase en el secundario está relacionado con la l'nea de voltaje en el secundario por 43 D@4Bs. $omo el voltaje de fase primario se relaciona con el voltaje de fase secundario por medio de la relación de vueltas del transformador! la relación de voltaje eneral en el transformador es:

  1onde a es la relación de transformación denotada anteriormente como m. 2.1.1- Diagrama de Conexión de un Transformador Trifásico en Conexión Estrella – Estrella

5.2.1.2- Diagrama de cableado de un Transformador Trifásico Conexión Estrella – Estrella

5.2.1.- Des!enta"as de la conexión Estrella - Estrella

i las caras en el circuito del transformador no están equilibradas! entonces los voltajes en las fases del transformador pueden llear a desequilibrarse severamente. %demás! los voltajes de terceras armónicas pueden ser randes. 2anto el problema de desequilibrio de voltajes como el de la tercera armónica se pueden resolver utiliando una de las dos t#cnicas siuientes: 

$onectando sólidamente a tierra los neutros de los transformadores! en especial el neutro del devanado primario. Esta cone5ión permite que los componentes aditivos de la tercera armónica causen un flujo de corriente en el neutro en luar de acumular randes voltajes. El neutro tambi#n suministra un camino de rereso para cualquier desequilibrio de corriente en la cara.

  %adir

un tercer devanado (terciario) conectado en 1 al banco de transformadores.

2.2- Conexión Estrella – Delta

En esta cone5ión! el voltaje de l'nea primario está relacionado con el voltaje de fase primario por 43 D@4B! mientras que el voltaje de l'nea secundario es iual al voltaje de fase secundario 43 4Bs. a relación de voltaje para cada fase es:

or lo que la relación eneral entre el voltaje de l'nea en el lado primario del banco y el voltaje de l'nea en el lado secundario del banco es:

9 5.2.2.1- Diagrama de Conexión de un Transformador Trifásico Conexión Estrella - Delta

2.2.2- Diagrama de Cableado de un Transformador Trifásico Conexión Estrella - Delta

2.2.- Des!enta"as del arreglo Estrella - Delta

Entre los problemas que presenta la cone5ión Estrella F 1elta están:  El voltaje secundario se desplaa @GH con respecto al voltaje primario del transformador. 

El hecho de que se desplace una fase puede causar problemas en la puesta en paralelo de los secundarios de dos bancos de transformadores.



os ánulos de fase de los transformadores secundarios deben ser iuales si se desea ponerlos en paralelo! lo que quiere decir  que se tiene que poner atención a la dirección del desplaamiento de fase de @GH en cada banco del transformador  para ponerlos en paralelo.

2.- Conexión Delta – Estrella

En una cone5ión = 
# 2..1- Diagrama de Conexión de un Transformador Trifásico Conexión Delta - Estrella

2..2- Diagrama de Cableado de un Transformador Trifásico Conexión Delta - Estrella

2..$- Des!enta"as %ue &resenta la Conexión Delta - Estrella

Esta cone5ión tiene las mismas ventajas y el mismo desplaamiento de fase que el transformador <. a cone5ión mostrada anteriormente ocasiona que el voltaje secundario est#! como se vio en la cone5ión Estrella  1elta anteriormente! en retraso con respecto al voltaje primario en @GH. 2.$- Conexión Delta – Delta

En una cone5ión == se tiene que 43 4B y 43 4B! por lo que la relación entre los voltajes de l'nea primario y secundario es:

2.$.1- Diagrama de Diagrama de Conexión de un Transformador Trifásico Conexión Delta - Delta