transformador electrico

CLASIFICACIÓN

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

APLICAION EN LA INDUSTRIA

EN LA SOCIEDAD

RESEÑA

Edición alta tensión. No 1. Enero de 2011

TRANSFORMADORES ELECTRICOS

TRANSFORMADOR ELECTRICO

Tal vez a simple vista todos conocemos un transformador eléctrico, pero en general no sabemos su

funcionamiento básico e importancia, la invención del transformador, data del año de 1884 para ser

aplicado en los sistemas de transmisión que en esa época eran de corriente directa y presentaban

limitaciones técnicas y económicas. El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de

distribución de la energía eléctrica que usaba transformadores, se puso en operación en los

Estados Unidos de América. En el año de 1886 en Great Barington, Mass., en ese mismo año, al

protección eléctrica se transmitió a 2000 volts en corriente alterna a una distancia de 30 kilómetros,

en una línea construida en Cerchi, Italia. A partir de estas pequeñas aplicaciones iniciales, la

industria eléctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de

desarrollo de los pueblos, formando parte importante en esta industria el transformador.

Uno de los primeros transformadores, hecho por Carlos M. Fernández Antiguo transformador eléctrico

Enero 2011. Electronic UFT 01

El transformador, es un dispositivo

que no tiene partes móviles, el cual

transfiere la energía eléctrica de un

circuito u otro bajo el principio de

inducción electromagnética. La

transferencia de energía la hace por

lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.

Un transformador elevador

recibe la potencia eléctrica

a un valor de voltaje y la

entrega a un valor más

elevado, en tanto que un

transformador reductor

recibe la potencia a un

valor alto de voltaje y a la entrega a un valor bajo.


Se clasifican según la potencia y tensión de

alimentación en:

• Transformadores de distribución

En la serie de 15 Kv y para montaje en poste o estructura

en H.

• Transformadores tipo su17bestación

Para tensiones en la serie de 15 kV o 34,5 kV y potencias

hasta de 2000 kVA.

• Transformadores de potencia

Series de 15 kV en adelante con potencias superiores a

2000 kVA.


Tabla : Potencias Normalizadas

Tabla : Clasificación por el tipo de fabricante

Tabla : Disposición de símbolos


El principio de funcionamiento del transformador, se puede explicar por medio del llamado transformador ideal monofásico, es decir, una máquina que se alimenta por medio de una corriente alterna monofásica. A reserva de estudios con mayor detalle, la construcción del transformador, sustancialmente se puede decir que un transformador está constituido por un núcleo de material magnético que forma un circuito magnético cerrado, y sobre de cuyas columnas o piernas se localizan dos devanados, uno denominado “primario” que recibe la energía y el otro el secundario, que se cierra sobre un circuito de utilización al cual entrega la energía. Los dos devanados se encuentran eléctricamente asilado entre sí.

Partes del transformador eléctrico.


El voltaje en un generador eléctrico se induce, ya sea cuando una bobina se mueve a través de un campo magnético o bien cuando el campo producido en los polos en movimiento cortan una bobina estacionaria. En ambos casos, el flujo total es sustancialmente contante, pero hay un cambio en la cantidad de flujo que eslabona a la bobina. Este mismo principio es válido para el transformador, solo que en este caso las bobinas y el circuito magnético son estacionarios (no tienen movimiento), en tanto que el flujo magnético cambio continuamente.

.

El cambio en el flujo se puede obtener aplicando una corriente alterna en al bobina. La corriente, a través de la bobina, varía en magnitud con el tiempo, y por lo tanto, el flujo producido por esta corriente, varia también en magnitud con el tiempo.


Las aplicaciones de los transformadores es inmensadesde transformaciones en generación, transporte ydistribución en altas tensiones hasta pequeñostransformadores para cargar los teléfonos móviles ocelulares como los llaman en Latinoamérica o parareducir las tensiones para hacer funcionar equipos oelectrodomésticos en viviendas como por ejemplotelevisores, equipos de música, PC entre muchosotros equipos.

Una aplicación es la elevación de tensiones que se produce en las subestaciones eléctricas elevador as a la salida de las centrales de eléctrica. La tensión de salida de la electricidad producida es baja para llevar a cabo un transporte eficaz, por lo que se recurre a enormes equipos de transformación, a fin de elevar la tensión de la electricidad y llevarla a una tensión adecuada para el transporte.


Con el pasar del tiempo el consumo eléctrico ha ido aumentando sin

control, con mayor intensidad en los países desarrollados, por lo que el

uso de los transformadores eléctricos juega un papel importante en la

sociedad, Van de la mano con el crecimiento de las economías y

permiten a la población amante del mundo electrónico y consumidores

por naturaleza a tener un mayor aprovechamiento de todos los

avances tecnológicos que la industrias les ofrece. De tal manera que los

gobiernos y las empresas privadas se ven en la obligación de innovar

con rapidez, en ocaciones sin control de los consumos de energía

provocando un impacto en el medio ambiente. Ya sea como

contaminantes y principal contribuyente a lo que hoy conocemos como

el efecto invernadero o como pionero en la recuperacion y mejor

aprovechamiento de la energia. Mas allá de un efecto negativo

encontramos a estos equipos eléctricos instrumentos facinantes que

aun pueden desarrollarse y ser de mayor provecho en nuestra

sociedad.


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 núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.


Primeros pasos: los experimentos con bobinas de inducción

El fenómeno de inducción

electromagnética en el

que se basa el

funcionamiento del

transformador fue

descubierto por Michael

Faraday en 1831, se basa

fundamentalmente en

que cualquier variación de

flujo magnético que

atraviesa un circuito

cerrado genera una

corriente inducida, y en

que la corriente inducida

sólo permanece mientras

se produce el cambio de

flujo magnético.

La primera "bobina de inducción" para ver el uso de ancho fueron inventadas por el Rev. Nicholas Callan

College de Maynooth, Irlanda en 1836, uno de los primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más

espiras hay en el secundario, en relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la FEM.

Los científicos e investigadores basaron sus esfuerzos en evolucionar las bobinas de inducción para obtener mayores voltajes en las

baterías. En lugar de corriente alterna (CA), su acción se basó en un vibrante "do&break" mecanismo que

regularmente interrumpido el flujo de la corriente directa (DC) de las pilas.

Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores bobinas de inducción, en su mayoría

por ensayo y error, reveló lentamente los principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y eficaz no

apareció hasta la década de 1880, pero dentro de un decenio, el transformador sería un papel decisivo en la “Guerra

de Corrientes”, y en que los sistemas de distribución de corriente alterna triunfo sobre sus homólogos de corriente continua, una posición

dominante que mantienen desde entonces.

En 1876, el ingeniero ruso

Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado en un conjunto de bobinas de inducción en el

que el bobinado primario se conectaba a una fuente de corriente alterna y los devanados secundarios

podían conectarse a varias “velas eléctricas” (lámparas de arco), de su propio diseño. Las bobinas utilizadas

en el sistema se comportaban como transformadores primitivos. La patente alegó que el sistema

podría, “proporcionar suministro por separado a varios puntos de iluminación con diferentes intensidades luminosas procedentes de

una sola fuente de energía eléctrica”.. Enero 2011. Electronic UFT 10

En 1878, los ingenieros de la empresa ganz en Hungría asignaron parte de sus recursos de ingeniería para la fabricación de aparatos de iluminación eléctrica para Austria y Hungría.En 1883, realizaron más de cincuenta instalaciones para dicho fin. Ofrecían un sistema que constaba de dos lámparas incandescentes y de arco, generadores y otros accesorios.En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luego vendió la idea de la compañía Westinghouse de estados unidos.También fue expuesto en Turín, Italia en 1884, donde fue adaptado para el sistema de alumbrado eléctrico.

Hazlo por el ambiente.

CUIDA TU AMBIENTE….


En una primera aproximación, pueden establecerse distintas formas de clasificación de los transformadores (o autotransformadores): por la función que realizan, por la clase de servicio a que se destinan, por el tipo de construcción, etc.; las más usuales son las que a continuación se detallan:

Por la función que realizan:- Transformadores elevadores.- Transformadores reductores.- Transformadores de distribución ó potencia.- Transformadores monofásicos ó trifásicos.

Por el servicio a que se destinan:- Transformadores de subestación.- Transformadores de generador.- Transformadores para usos especiales: tracción, hornos, rectificadores, etc..

Por el tipo de construcción:- De columnas con bobinas cilíndricas.- De columnas con bobinas rectangulares.- Acorazados, Entre otros..


El rendimiento de un transformador, como el de cualquier otra máquina, viene dado por la relación entre las potencias útil y absorbida. Es función de la relación entre la intensidad a una determinada carga y la intensidad a plena carga. En

otro artículo desarrollamos este concepto.

Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilización.

Los transformadores se utilizan en diversos aparatos electrónicos; computadora, televisores, radios etc. funcionan solo con corriente alterna o pulsante nunca con corriente continua y sirven para elevar o disminuir la tensión de circuitos. Ejemplo; de la tensión de red domiciliaria (sea de 220V o 110V) reducen a 12VLa forma más simple de entender seria como un aparato que funciona con baterías lo conectas a la red eléctrica para que funcione ahí hay un transformador.


Se denomina transformador o transfor (abreviatura) o trafo (vulgaridad), a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

TRANSFORMADORES


ALGINOS TRANSFORMADORESSEGÚN SUS APLICACIONES

Transformador

elevador/reductor de

voltaje.

Un transformador con PCB como

refrigerante en plena calle.

Son empleados por empresas

transportadoras eléctricas en las

subestaciones de la red de

transporte de energía eléctrica,

con el fin de disminuir las

pérdidas por efecto Joule

Debido a la resistencia de los

conductores, conviene

transportar la energía eléctrica a

tensiones elevadas, lo que

origina la necesidad de reducir

nuevamente dichas tensiones

para adaptarlas a las de

utilización.

Transformador de

aislamiento

Proporciona aislamiento galvánico

entre el primario y el secundario,

de manera que consigue una

alimentación o señal "flotante".

Suele tener una relación 1:1. Se

utiliza principalmente como

medida de protección, en equipos

que trabajan directamente con la

tensión de red. También para

acoplar señales procedentes de

sensores lejanos, en resistencias

inesianas, en equipos de electro

medicina y allí donde se necesitan

tensiones flotantes entre sí.

Transformador de

alimentación

Pueden tener una o varias

bobinas secundarias y

proporcionan las tensiones

necesarias para el

funcionamiento del equipo.

A veces incorpora un fusible

que corta su circuito primario

cuando el transformador

alcanza una temperatura

excesiva, evitando que éste

se queme, con la emisión 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 trifásico. Conexión estrella-triángulo.Transformador Flyback moderno. Transformador diferencial de variación

lineal (LVDT).


http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Diapositiva14.PNG

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:DST_Zeilentrafo.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:LVDT.png

Transformador diferencial

de variación lineal

El transformador diferencial de

variación lineal (LVDT según sus

siglas en inglés) es un tipo de

transformador eléctrico utilizado

para medir desplazamientos

lineales. El transformador posee

tres bobinas dispuestas extremo

con extremo alrededor de un

tubo. La bobina central es el

devanado primario y las externas

son los secundarios. Un centro

ferromagnético de forma

cilíndrica, sujeto al objeto cuya

posición desea ser medida, se

desliza con respecto al eje del

tubo.

Los LVDT son usados para la

realimentación de posición en

servomecanismos y para la

medición automática en

herramientas y muchos otros usos

industriales y científicos.

Transformador con diodo

dividido

Es un tipo de transformador de

línea que incorpora el diodo

rectificador para proporcionar

la tensión continua de MAT

directamente al tubo. Se llama

diodo dividido porque está

formado por varios diodos más

pequeños repartidos por el

bobinado y conectados en

serie, de modo que cada diodo

sólo tiene que soportar una

tensión inversa relativamente

baja. La salida del

transformador va directamente

al ánodo del tubo, sin diodo ni

triplicador.

Transformador de

impedancia

Este tipo de transformador se

emplea para adaptar

antenas y líneas de

transmisión (tarjetas de red,

teléfonos, etc.) y era

imprescindible en los

amplificadores de válvulas

para adaptar la alta

impedancia de los tubos a

la baja de los altavoces.Si se coloca en el secundario una

impedancia de valor Z, y

llamamos n a Ns/Np, como Is=-

Ip/n y Es=Ep.n, la impedancia

vista desde el primario será Ep/Ip

= -Es/n²Is = Z/n². Así, hemos

conseguido transformar una

impedancia de valor Z en otra de

Z/n². Colocando el transformador

al revés, lo que hacemos es

elevar la impedancia en un

factor n².


ESTABILIZADOR DE TENSIÓNEs un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensión en el primario excede su valor

nominal. Entonces, las variaciones de tensión en el secundario quedan limitadas. Tenía una labor de protección de los

equipos frente a fluctuaciones de la red. Este tipo de transformador ha caído en desuso con el desarrollo de los

reguladores de tensión electrónicos, debido a su volumen, peso, precio y baja eficiencia energética.

Transformador híbrido o bobina híbrida

Es un transformador que funciona como una híbrida. De aplicación en los teléfonos, tarjetas de red, etc.

BALUNEs muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La

línea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario del transformador.

TRANSFORMADOR ELECTRÓNICOEsta compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente eléctrica que

alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente su tamaño. También

pueden formar parte de circuitos más complejos que mantienen la tensión de salida en un valor

prefijado sin importar la variación en la entrada, llamados fuente conmutada.

TRANSFORMADOR DE FRECUENCIA VARIABLESon pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias.

Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para

comunicaciones, medidas y control.

TRANSFORMADORES DE MEDIDAEntre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida

para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada

corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relés, permitiendo una

mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relés.


TRANSFORMADOR CON NÚCLEO TOROIDAL

El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales

de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más

voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo,

teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes

de Foucault

TRANSFORMADOR DE GRANO ORIENTADO

El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado,

enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las

láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy

reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede

ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E),

reduciendo sus pérdidas.

TRANSFORMADOR DE NÚCLEO DE AIRE

En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un

carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se

introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.


http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Small_toroidal_transformer.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Corrientes_de_Foucault

http://es.wikipedia.org/wiki/Corrientes_de_Foucault

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trafo.JPG

Cesar Castellanos; Pag. 01- 08

Isaias David Suarez; Pag. 09 – 13

Luis Andrade; Pag. 14 – 18

Editores.

transformador electrico

Documents

Transcript of transformador electrico