Chapman

CAPITULO 1 TEORIA DEL FUNCIONAMIENTO
DEFINICION El transformador es una máquina eléctrica que basada en el principio de inducción electromagnética, transfiere potencia eléctrica de un devanado a otro, estando ambos aislados eléctricamente entre sí, pero unidos por medio del campo magnético. En este proceso se modifican la tensión eléctrica y la corriente, manteniendo prácticamente constantes lafrecuencia y la impedancia

1. LEYES FUNDAMENTALES
El principio de operación de los transformadores se puede comprender muy fácilmente si se consideran las siguientes leyes elementales:

1.1 LEY DE OERSTED
Cuando por un conductor circula una corriente, alrededor de este conductor se origina un campo magnético cuyo sentido depende del sentido de la corriente.

Figura 1.1 En la Fig. No. I.2se muestra el campo magnético producido por la corriente que fluye por un conductor; el dedo pulgar de la mano derecha, muestra la dirección de la corriente y los otros dedos, la dirección del campo.

Figura 1.2

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1.2 LEY DE FARADAY
Cuando se mueve un conductor cortando las líneas de campo magnético (movimiento relativo entre campo y conductor), se genera una F.E.M. en lasterminales del conductor cuya magnitud depende de la intensidad del campo, de la velocidad con que el conductor corta las líneas de flujo y por supuesto es función directa del número de conductores.

Figura 1.3 El conductor al girar corta las líneas del campo, generando una F.E.M. registrada por el vóltmetro.

1.3 LEY DE LENZ
Establece que una corriente inducida tiene siempre una direccióntal, que se opone a la causa que la produce.

1.4. LEYES DE KIRCHOFF
a) Voltajes: La suma vectorial de las caídas de voltaje en un circuito es igual a la suma de las fuentes que se encuentran en él. (Fig. I 3.1).

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Figura. I.3.1 b) Corrientes: La suma vectorial de las corrientes que entran en el nodo de un circuito eléctrico es igual a la suma de las corrientes que salen de esenodo (Fig. 1.4).

Figura 1.4

2. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
2.1.TEORIA DEL TRANSFORMADOR MONOFASICO
El principio del transformador se basa en la transferencia de la energía eléctrica por inducción de un arrollamiento a otro, lo cual se puede comprender si tomamos en cuenta las siguientes consideraciones: a) Cuando por un conductor en forma de espiras se hace circular una corriente seproduce un flujo magnético como el que se representa en la Fig. 1.5.

Figura 1.5 Flujo que se origina en un arrollamiento con núcleo de aire.

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b) Si el mismo arrollamiento se desarrolla sobre un núcleo de material ferromagnético, se produce un campo concentrado cuyo camino principal está determinado por el circuito del material magnético, como el que se muestra en la Figura I.6;dicho campo es alterno y su frecuencia, depende de la frecuencia de la fuente.

Figura 1.6 c) De acuerdo con la Ley de Faraday ya mencionada, si arrollamos un segundo conductor en el núcleo de material ferromagnético mostrado en la figura 1-6 se obtendrá un F.E.M. inducida en las terminales de dicho conductor, como se muestra en la Figura 1.7

Figura 1.7 NOTA : Se denomina primario, aldevanado al cual se conecta la fuente y secundario al devanado al cual se conecta la carga.

2.1.1. PERDIDAS EN EL TRANSFORMADOR Sabemos que de los equipos que integran una red eléctrica, el transformador es de los más eficientes ya que actualmente se han construído unidades de gran capacidad y Extra Alta Tensión con eficiencias que fluctúan entre el 98 y 99 %. Por el contrario, sus pérdidas son muybajas y entre ellas se consideran las siguientes:

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2.1.1.a. PERDIDAS POR EFECTO JOULE O EN EL COBRE (I2R) Se presentan debido a la resistencia del conductor que forma los embobinados del transformador cuando por estos circulan las corrientes primaria y secundaria. Dichas pérdidas son proporcionales al cuadrado de la corriente y a la resistencia, se manifiestan por la potencia...