Transformadores Nucleo De Hierro

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Instituto de Investigación

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CAPITULO 2

TRANSFORMADORES NÚCLEO DE HIERRO
2.1 Introducción. Forma Constructiva, Utilización, tipos. Los transformadores de núcleo de hierro son máquinas eléctricas que están conformados por estructuras magnéticas laminadas(de diversas configuración geométrica) y paqueteseléctricos conformados por dos o más devanados estacionarios que se encuentran acoplados magnéticamente. Tienen diversos usos como son: en los sistemas eléctricos de potencia, en las redes de distribución primarias y secundarias, en las subestaciones de las plantas industriales, en edificaciones de múltiple usos y centros de transformación. El principal uso de los transformadores son para el cambio dela magnitud de la tensión alterna. Por convención el devanado AC de entrada es usualmente referido como el devanado primario, y los otros devanados de salida son referido como devanados secundario o terciario. Los transformadores de núcleo de hierro son las máquinas eléctricas que presentan menores valores de pérdidas ( pérdidas en el núcleo, pérdidas en el cobre ) en relación a las otrasmáquinas eléctricas, como son: los generadores y motores eléctricos; por lo que los transformadores tienen un valor de alta eficiencia( pueden llegar hasta el 99 %). Trabajan a baja frecuencia entre 25 a 400 Hz, para aplicaciones de alta frecuencia se tienen núcleo de ferrita o núcleo con entrehierro para contrarrestar la excesiva pérdidas en el núcleo. Las pérdidas por corrientes de Eddy o corrientesparásitas en el núcleo de hierro pueden reducirse construyendo el núcleo laminado; para una frecuencia de 60 Hz la lamina del núcleo de hierro puede ser 0,35 mm de espesor. Los transformadores de potencia según su utilización, pueden ser: a. Transformador de unidad, conectado a la salida de un generador para elevar la tensión a los niveles de transmisión. b. Transformador de Subestación, conectado enel otro extremo de la línea de transmisión para reducir la tensión a los niveles de Distribución.
“Estudio de las Máquinas Eléctricas. Simulación Digital”. Junio 2002

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26 c. Transformador de Distribución, conectados en las redes de distribución primaria para reducir la tensión a losniveles de utilización. Los devanados del primario y secundario están físicamente enrollados uno sobre el otro, el devanado de baja tensión está situado en la parte interna; esta disposición cumple dos objetivos: 1. Resulta menor flujo de dispersión en relación a disponer los dos devanados en el núcleo separados. 2. Simplifica el problema del aislamiento del devanado de alta tensión desde elnúcleo. Los transformadores se construyen de dos tipos: 1. Tipo Núcleo, consta de una pieza rectangular de acero laminado con los devanados enrollados sobre dos de los lados. 2. Tipo acorazado, consta de un núcleo de acero laminado de tres columnas, cuyos devanados están enrollados en la columna central. 2.2 Transformador Ideal El Transformador ideal es un dispositivo que consta de un devanado deentrada y otro de salida, las relaciones entre las variables de tensión de entrada y tensión de salida, y entre las corrientes de entrada y de salida, están dadas por la relación entre el número de espiras de cada devanado del transformador. Un transformador ideal, tiene las características siguientes: 1. El flujo magnético está confinado en el núcleo, esto quiere decir que no existe flujo dedispersión. Las pérdidas en el núcleo son consideradas despreciables; es decir no deben tener pérdidas por Histérisis ni corrientes parásitas. 2. Las resistencias de los devanados primarios y secundarios son despreciables, por lo que las pérdidas en el cobre son nulas. 3. La permeabilidad magnética del núcleo ( µm ) es considerada infinita. Al ser conectado el devanado primario a una fuente de tensión...