Electrotecnia: transformadores

Escuela de Ingeniería Eléctrica

Objetivos

✓ Conocer las relacione de voltaje y corriente de un transformador
✓ Estudiar las corrientes de excitación, la capacidad en voltamperes, y las corrientes de cortocircuito de un transformador.
✓ Estudiar la regulación de voltaje del transformador con cargas variables.
✓ Estudiar la regulación del transformador con cargas inductivasy capacitivas.
✓ Estudiar la relación existente entre el valor del voltaje y el de la corriente en circuitos trifásicos.
✓ Aprender cómo se hacen conexiones en delta y estrella.
✓ Calcular la potencia en circuitos trifásicos.

Marco Teórico

Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de unacorriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida).
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleocerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la tensión alta o baja, respectivamente. También existen transformadores con más devanados, en este caso puede existir un devanado “terciario”, de menor tensión que el secundario.

La bobina "primaria" recibe una tensión alterna que hará circular, por ella, una corrientealterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado "secundario" está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "secundario" se generará por el alambre del secundario una tensión. Habría corriente si hubiera una carga (si el secundarioestuviera conectado a una resistencia, por ejemplo). La razón de la transformación de tensión entre el bobinado “primario” y el “secundario” depende del número de vueltas que tenga cada uno.

La relación de transformación es de la forma:

[pic]

Donde N[pic], N[pic] son el número de espiras y T[pic] y T[pic] son las tensiones del primario y del secundario respectivamente.
Entonces: [pic]
[pic]
Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces:
Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps).
Pi = Ps

[pic]
Figura 3. Transformador ideal
Si se tienen los datos de intensidad y tensión de un dispositivo, se puede averiguar su potenciausando la siguiente fórmula:
Potencia (P) = Tensión (V) x Intensidad (I)
P = V x I (W)

Al aplicar este concepto al transformador, se deduce 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. Por tal motivo:

[pic]

Así, para conocer la corriente en el secundario cuandotengo la corriente Ip (intensidad en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza la expresión:

[pic]

Constitución y clasificación.

Durante el transporte de la energía eléctrica se originan pérdidas que dependen de su intensidad. Para reducir estas pérdidas se utilizan tensiones elevadas, con las que, para la misma potencia, resultan menoresintensidades. Por otra parte es necesario que en el lugar donde se aplica la energía eléctrica, la distribución se efectúe a tensiones más bajas y además se adapten las tensiones de distribución a los diversos casos de aplicación.
La ventaja que tiene la corriente alterna frente a la continua radica en que la corriente alterna se puede transformar con facilidad. La utilización de corriente...