Unidad 2 Transformadores

Colegio Salesiano “San Bartolomé” – MÁLAGA Departamento de Electricidad y Electrónica

UUNNIIDDAADD 22:: TTrraannssffoorrmmaaddoorreess

1. Definición y función de los transformadores 2. Principio de funcionamiento de los transformadores 3. Clasificación de los transformadores 4. Tipos de núcleos magnéticos 5. Autotransformadores 6. Símbolos para representar los transformadores 7. Cálculo analítico de transformadores de pequeña potencia 8. Proceso de montaje del transformador 9. Pérdidas en un transformador 10. Ensayo de vacío en un transformador 11. Ensayo de cortocircuito en un transformador 12. Corriente de cortocircuito 13. Rendimiento del transformador 14. Transformadores trifásicos 15. Medida del aislamiento 16. Transformadores de medidas

1 1 2 2 3 4 4 5 6 7 8 8 8

10 11 12

Mantenimiento de Máquinas Eléctricas. Unidad 2 Transformadores 0


11.. DDeeffiinniicciióónn yy ffuunncciióónn ddee llooss ttrraannssffoorrmmaaddoorreess

facilitando el transporte y mejorando costes.

El transformador eléctrico es una máquina estática que transforma, elevando o reduciendo, los valores de la tensión (V) y de la intensidad de entrada (I), y devuelve en la salida unos valores distintos de tensión e intensidad.

Es una máquina estática, no hay movimiento relativo entre sus elementos. Sólo puede funcionar con corriente alterna, puesto que para generar corriente inducida, es necesario someter un conductor a variación del flujo magnético, bien moviendo éste dentro del campo magnético o haciendo que el campo sea variable, por lo tanto la solución será que el campo creado por la corriente sea alterno y para ello es necesario que se alimente con corriente alterna. El transformador es una máquina reversible. Al igual que eleva la tensión, puede reducirla y viceversa.

La transformación tienen lugar sin ningún tipo de movimiento mecánico y casi sin pérdida de rendimiento: esto hace que sea una máquina de gran utilidad y rentabilidad.

Los transformadores de gran potencia se emplean como elemento para elevar altas tensiones y poder así transportar la energía eléctrica. La elevación de la tensión hace reducir la sección de los conductores,

22.. PPrriinncciippiioo ddee ffuunncciioonnaammiieennttoo ddee llooss ttrraannssffoorrmmaaddoorreess Un transformador está formado por un circuito magnético y dos circuitos eléctricos.

El circuito magnético está formado por chapas de material ferromagnético (generalmente una aleación de hierro y silicio), apiladas y aisladas entre ellas para reducir las corrientes de Foucault.

Sobre el núcleo magnético, se encuentran enrollados los circuitos eléctricos primario y secundario, cada uno con un número determinado de espiras o vueltas.

El circuito que recibe la tensión que queremos transformar será el circuito primario, mientras que el que proporciona la tensión ya transformada (elevada o reducida) será el secundario.

Como se puede ver en la figura, si se conecta la bobina primaria a una tensión de entrada U1 y la bobina secundaria a un receptor, la tensión de entrada produce en el bobinado primario una corriente eléctrica I1 que a su vez inducirá un flujo magnético alterno φ.

El flujo circula a través del circuito magnético y, al llegar al bobinado secundario, induce en éste otra tensión eléctrica alterna de diferente valor U2 pero con la misma frecuencia. Esta variación depende del número de espiras de las bobinas (N1 y N2).

La relación de transformación (m) es la expresión matemática que describe la relación que existe entre los valores de los dos bobinados:

1

2

2

1

2

1

II

NN

UUm ===



33.. CCllaassiiffiiccaacciióónn ddee llooss ttrraannssffoorrmmaaddoorreess Se clasifican según diferentes criterios. Hay dos grandes grupos: los transformadores de potencia y los transformadores de tensión.

Transformadores de potencia

Función: elevador, reductor o separador

Número de fases: monofásico o trifásico

Ambiente: interperie o interior

Refrigerante: sin refrigerante o con refrigerante

Sistema de refrigeración: natural o forzada

Transformadores de medida:

De intensidad

De tensión

44.. TTiippooss ddee nnúúcclleeooss mmaaggnnééttiiccooss

5 mm.

Transformador trifásico de columnas

s. Tienen

El circuito magnético está constituido por chapas de aleaciones de hierro-silicio o hierro-níquel, aisladas unas de otras para limitar las pérdidas por corrientes de Foucault. El espesor de las chapas suele oscilar entre 0,33 y 0,

Transformador monofásico de columnas Están formados por dos columnas verticales de igual sección, unidas entre sí por dos culatas o yugos horizontales

La gran ventaja de este diseño es que los bobinados están completamente separados, por lo tanto son adecuados para equipos de mucha seguridad como los aparatos de electromedicina.

Se construyen para grandes potenciatres columnas verticales y dos culatas horizontales.



Transformadores acorazados Se caracterizan por tener dos columnas exterior por las cuales circula el circuito magnético y una columna centran donde se colocan los dos circuitos eléctricos.

La columna central deberá tener el doble de sección que las columnas exteriores, ya que los flujos que se distribuyen por las columnas laterales convergen en la columna central como podemos ver en la figura.

Estos transformadores se utilizan para pequeñas potencias en cuadros eléctricos, en aparatos con circuitos eléctricos, en

acorazados de las acterísticas.

ven afectadas bobinas adyacentes. Se utilizan, por lo tanto, en lugares donde es importante que el transformador no interfiera con otros equipos: aparatos de medidas, interruptores diferenciales, circuitos electrónicos y en la construcción de autotransformadores.

máquinas herramientas, en aparatos de televisión, etc.

Los transformadores de columnas requieren mayor cantidad de bobinadopero menor cantidad de hierro que los transformadoresmismas car

Transformadores toroidales En estos transformadores, el núcleo magnético tiene forma de anillo cerrado. De esta forma el flujo magnético no se dispersa y no se

55.. AAuuttoottrraannssffoorrmmaaddoorreessarios está unidos físicamente, cosa que no ocurre con los

ales. Se suelen utilizar en aquellos casos en que hay poca diferencia entre la tensión Suelen tener núcleo toroidal.

precio

plicaciones típicas: control de máquinas eléctricas, instalaciones de climatización y regulación de alumbrado.

Son máquinas cuyos bobinados primarios y secundtransformadores normprimaria y secundaria.

Ofrecen dos ventajas

Ahorro de material en el circuito magnético y como consecuencia, menos peso y menor

Se pueden utilizar como reguladores de tensión alterna de forma precisa y económica.

El inconveniente es que al estar unidos los dos bobinados no separan el circuito de distribución del circuitoeléctrico utilizado por los usuarios.

A



66.. SSíímmbboollooss ppaarraa rreepprreesseennttaarr llooss ttrraannssffoorrmmaaddoorreess Como cualquier otro dispositivo que interviene en un circuito eléctrico, el transformador debe ser representado mediante una simbología específica:

A, B y C: Transformadores monofásicos de 5000V en el primario y 230 en el secundario, 20 KVA de potencia y 50 Hz. A corresponde a una representación unifilar, y B y C representación multifilar.

D y E: autotransformadores monofásicos de 380V en el primario y regulables de 0 a 380 V en el secundario, 1KVA a 50 Hz. El símbolo D corresponde a la representación unifilar, el E a la multifilar.

F, G y H: Transformadores trifásicos a 6000 V en el primario y 380 V en el secundario, 400 KVA a 50 Hz. Conexión en triángulo en el primario y estrella en el secundario. Los tres símbolos representan al mismo transformador.

77.. CCáállccuulloo aannaallííttiiccoo ddee ttrraannssffoorrmmaaddoorreess ddee ppeeqquueeññaa ppootteenncciiaa Siempre que se ha de construir un transformador, se parte de una necesidad concreta, que se especifica mediante la tensión del primario y la tensión e intensidad del secundario, o bien la relación de transformación y la potencia aparente que debe ofrecer el transformador.

Los cálculos tienen dos partes, por un lado hay que calcular el circuito magnético, es decir el número de chapas y su sección, y por otro lado los circuitos eléctricos, esto es, la sección de los conductores de los bobinados y el número de espiras de cada uno.

a) Circuito magnético

Potencia aparente 2211 IUIUS ==

según los datos disponibles utilizaremos una u otra expresión.

Sección del núcleo en cm2. SaSn =

a: es una constante que depende de la calidad de las chapas y que varía entre 1 para las malas y 0,7 para las buenas

Número de espiras por voltio. Snf

EPVβ44,4

108

=

f: 50 Hz

β : es la inducción, depende del tipo de chapa y es facilitado por el fabricante: Este valor suele oscilar entre 10.000 y 11.000 gauss. (10.000 gauss = 1 Teslas) Sn: sección del núcleo que calculamos anteriormente. Apilaremos cierto número de chapas hasta conseguir este grosor, el número de chapas dependerá el grosor de cada una.

Número de espiras de los bobinados primario y secundario: y

11 UxEPVN =22 UxEPVN =



b) Circuitos eléctricos

Necesitamos I1 e I2. A partir de la expresión de la potencia aparente 2211 IUIUS == , y con los datos del problema se pueden obtener.

Sección del hilo del primario y del secundario.

para el primarioDISp 1

= y para el secundario DISs 2

=

D: es una constante (densidad máxima de corriente en A/mm2) que depende de la potencia del transformador, sus valores están tabulados

POTENCIA DEL TRANSFORMADOR

Densidad másica de corriente (D) en A/mm2

10 a 50 VA 4

51 a 100 VA 3,5

101 a 200 VA 3

201 a 500 VA 2,5

501 a 1000 VA 2

1001 a 1500 VA 1,5

Una vez que tenemos la sección del hilo es fácil calcular su diámetro 22 rSección π= y el diámetro será rd 2=

Tras realizar estos cálculos sabremos los datos necesarios para construir el transformador:

El número de chapas que hay que apilar

Las espiras de cada bobinado

Los diámetros de los hilos de cada bobinado

NOTA SOBRE LA EVALUACIÓN: Los alumnos no tendrán que memorizar estas fórmulas y esta tabla, cuando se realicen pruebas de evaluación escritas, esta información estará disponible.

88.. PPrroocceessoo ddee mmoonnttaajjee ddeell ttrraannssffoorrmmaaddoorr A partir de los cálculos de apartado anterior, un molde o carrete, las chapas y los hilos especificados en los cálculos y cartones aislantes se siguen estos pasos.

1) Bobinar el circuito primario en el carrete. Después se cubre este con cartón aislante y se bobina el circuito secundario sobre el cartón. A continuación se cubre todo el bobinado con un segundo cartón donde se pueden escribir las características del transformador. Los extremos de cada bobinado deben quedar a la vista y etiquetados para poder construir un bornero.



2) Conocida la sección del núcleo hay que calcular el número de chapas que se deben apailar para formar el circuito magnético. Las columnas y culatas se van entrelazando alternativamente para que el resultado sea consistente.

3) Realizar las comprobaciones de continuidad de los circuitos, mediante una lámpara serie o con un polímetro adecuado, y de aislamiento entre los dos circuitos y de estos con el circuito magnético, también mediante una lámpara serie o con un megóhmetro.

4) Conexión de los terminales de los devanados a la placa de bornes

5) Barnizado y secado al horno o al aire

6) Montaje de la carcasa.

99.. PPéérrddiiddaass eenn uunn ttrraannssffoorrmmaaddoorr Como hemos visto anteriormente, el transformador está basado en que la energía se puede transportar eficazmente por inducción electromagnética desde una bobina a otra, por medio de un flujo variable, con un mismo circuito magnético y la a la misma frecuencia.

La potencia nominal o aparente de un transformador es la potencia máxima que puede proporcionar sin que se produzca un calentamiento en régimen de trabajo.

2211 IUIUS ==



Debido a las pérdidas que se producen en los bobinados por el efecto Joule y en el hierro por histéresis y por corrientes de Foucault, el transformador deberá soportar todas las pérdidas más la potencia nominal para la que ha sido proyectado. El transformador podrá trabajar entonces en condiciones nominales de potencia, tensión, corriente y frecuencia, sin peligro de deterioro por sobrecalentamiento o de envejecimiento de conductores y aislantes.

Las perdidas en un transformador se deben a tres fenómenos ya conocidos para nosotros:

Perdidas por corrientes de Foucault Las corrientes de Foucault se producen en un conductor cuando se encuentra sometido a una variación del flujo magnético. Para minimizar estas corrientes interesa que el núcleo magnético no sea macizo, sino formado por chapas de espesores mínimos, apiladas y aisladas entre sí.

La corriente eléctrica , al no poder circular de unas chapas a otras, tiene que hacerlo independientemente de cada una de ellas, con lo que se induce menos corriente y disminuye la potencia perdida.

Las pérdidas por corrientes parásitas o de Foucault dependerán del material del que esté construido el núcleo magnético.

Ejemplos:

Chapa magnética de grano orientado y laminado en frío las pérdidas son de entre 0,3 y 0,3 vatios por kilo

Chapa magnética de laminado en caliente las pérdidas están entre 0,8 y 1,4 W/kg

Pérdidas por histéresis magnética Este fenómeno se produce en los materiales ferromagnéticos porque la imanación no sólo depende del valor del flujo, sino también de los estados magnéticos anteriores. Provoca una pérdida de energía en forma de calor.

Pérdidas en el cobre Los bobinados del transformador oponen una cierta resistencia al paso de la corriente. Además, el flujo que se origina en el bobinado primario no se cierra en su totalidad con el secundario a través del núcleo magnético, sino que una parte de este flujo atraviesa el aislante y se cierra a través del aire. Se produce entonces una inductancia de dispersión. El transformador tiene, por lo tanto una impedancia interna Z conformada por la resistencia óhmica de lo bobinados y la reactancia inductiva provocada por la dispersión del flujo. Mientras que las pérdidas por corrientes de Foucault y las pérdidas por histéresis sin prácticamente constantes, las pérdidas en el cobre dependen de la carga del transformador en cada momento

A las pérdidas por corrientes de Foucault y por histéresis se les llama en conjunto pérdidas en el hierro.

Aunque existen fórmulas para calcular analíticamente las pérdidas de un transformador, éstas también se pueden determinar experimentalmente con suficiente exactitud mediante los ensayos de vacío y de cortocircuito.

1100.. EEnnssaayyoo ddee vvaaccííoo eenn uunn ttrraannssffoorrmmaaddoorr En este ensayo se conecta el transformador a la tensión nominal de uno de sus devanados permaneciendo el otro devanad a circuito abierto.

Mediante las lecturas de los aparatos conectados según se ilustra podemos saber:

Las pérdidas en el hierro: es la potencia medida por el vatímetro (W)

Intensidad de vacío: es la lectura del amperímetro (A0)



Relación de transformación: m= (V1 / V2)

En vacío las pérdidas en el cobre son despreciables porque en el devanado primario la intensidad de vacío es muy baja comparada con la intensidad en carga. Además en el devanado secundario no circula corriente .

Las pérdidas en vacío tienen bastante importancia porque representan con consumo que el usuario debe abonar aun cuando el transformador no tiene conectada ninguna carga.

1111.. EEnnssaayyoo ddee ccoorrttoo eenn uunn ttrraannssffoorrmmaaddoorr Se procede cortocircuitando un devanado del transformador y se conecta el otro devanado a una tensión alterna que se aumenta de manera gradual hasta que la corriente en el devanado cortocircuitado es la nominal, efectuándose en este momento las mediciones.

Mediante las lecturas de los aparatos conectados según se ilustra podemos saber:

Potencia absorbida por el transformador Pcc: es la medida por el vatímetro (W). Esta potencia se es la potencia perdida en el cobre Pcu. Al circular las corrientes nominales por los dos devanados, las pérdidas por efecto Joule serán iguales a las del transformador funcionando a plena carga. Sin embargo, las pérdidas en el hierro serán despreciables, puesto que dependen de la tensión aplicada en el primario, y en este caso la tensión es muy pequeña.

Tensión de cortocircuito Vcc: es la lectura del voltímetro V1. Muchas veces se suele dar como parámetro del transformador como porcentaje

1001

(%)nV

VccVcc =

V1n: es la tensión nominal en el primario

1122.. CCoorrrriieennttee ddee ccoorrttoocciirrccuuiittoo Si en el secundario de un transformador se produce un cortocircuito, el transformador absorbe una corriente que se denomina corriente permanente de cortocircuito.

VccS

VccI

Icc nn 11

(%)100 ==

1133.. RReennddiimmiieennttoo ddeell ttrraannssffoorrmmaaddoorr El rendimiento del transformador se define como la relación entre la potencia cedida al exterior de la máquina por el bobinado secundario y la potencia absorbida por el bobinado primario.

1

2

PP

=η

Para determinar el rendimiento del transformador, podemos seguir el método directo, es decir, medir la potencia del primario con un vatímetro y la del secundario con otro, de forma que el rendimiento vendrá determinado por el



cociente que resulta entre ellos. Sin embargo, este método no nos indica el rendimiento real debido a que el error de medida de los vatímetros es mayor que la pequeña diferencia entre P2 y P1.

Con el método indirecto, obtenemos el rendimiento midiendo la potencia en el secundario y una vez calculadas las pérdidas en el hierro y en el cobre calculamos:

Fecu PPPP

++=

2

2η

P2 es fácil de medir con un vatímetro en el secundario del transformador ( ϕcos222 IVP = )

Las pérdidas en el hierro se suelen ofrecer como parámetro del transformador o bien se obtiene mediante el ensayo de vacío. Además sabemos que es prácticamente constante independiente mente del régimen de carga del transformador.

Es más complicado obtener las pérdidas en el cobre. Se calcula a partir de la potencia Pcc del ensayo de corto. Este dato también suele aparecer entre las especificaciones del transformador, de no ser así habría que realizar el ensayo.

cccu PCP 2=

Donde C es el índice de carga:nI

IC2

2= ; por lo tanto, necesitamos medir la intensidad del secundario.

En resumen, necesitamos colocar un vatímetro y un amperímetro en el secundario. Además debemos conocer las pérdidas en el hierro y las pérdidas en el cobre del ensayo de cortocircuito, si estos datos no se facilitan hay que realizar el ensayo.

Fecc PPCPP

++=

22

2η

Se demuestra que cuando las pérdidas en el cobre coinciden con las pérdidas en el hierro, el rendimiento es máximo.

Para que el rendimiento se el mayor posible también es importante que el factor de potencia de la carga conectada sea cercano a la unidad.



1144.. TTrraannssffoorrmmaaddoorreess ttrriiffáássiiccooss Como el la producción, transporte y distribución de energía eléctrica se realiza mediante el sistema trifásico, es necesario utilizar transformadores trifásicos para adaptar las tensiones a los receptores y a los requisitos de los diferentes tramos de la red de transporte y distribución.

El transformador trifásico se consigue mediante el montaje de tres transformadores monofásicos conectados cada uno a una fase de la red trifásica. Este montaje se llama banco trifásico.

Las partes esenciales del transformador trifásico son: tres bobinados primarios, tres bobinados secundarios, circuito magnético de tres columnas y dos culatas o yugos y un sistema de refrigeración (puede ser mediante aire, con o sin ventiladores, o mediante cubas de aceite refrigerante en los transformadores de mayor potencia).



Un aspecto muy importante es determinar cómo se conectan los extremos finales de los bobinados primarios y los extremos iniciales de los bobinados secundarios.

Conexión en estrella: consiste en conectar entre sí los tres extremos de los bobinados

Conexión en triángulo: consiste en conectar el final de cada bobinado al principio del siguiente.

Potencia (VA) en un transformador trifásico:

2211 33 IUIUS == U: caída de tensión entre dos fases del primario o entres dos fases del secundario. I: intensidad de línea de una de las fases del primario o del secundario.

1155.. MMeeddiiddaa ddeell aaiissllaammiieennttoo

.

La medida de aislamiento consiste en verificar el total aislamiento de los circuitos eléctricos del transformado entre sí, y entre éstos y las partes metálicas del transformador

Un aislamiento defectuoso no detectado por el comprobador de continuidad puede provocar cortocircuito en el transformado y generar mayores problemas en el funcionamiento, además de poner en peligro a las personas que estén cerca de éstos. para ello se utiliza un aparato de medida llamado “medidor de aislamiento” o megóhmetro

El ensayo consiste en medir entre masas y los bobinados una tensión entre 500 y 1000V de C.C. Para que la resistencia de

(prueba de aislamiento)

aislamiento cumpla los límites establecidos por el comité Electrotécnico Internacional, el valor mínimo será:

1000URais =

La resistencia de aislamiento debe tener un valor mínimo de 250000 mega ohmios.

(prueba de continuidad)



1166.. TTrraannssffoorrmmaaddoorreess ddee mmeeddiiddaass Los transformadores de medidas son aquellos que, por su particular construcción sólo se utilizan para midificar las características de algunas magnitudes eléctricas y adaptarlas a los aparatos de medidas convencionales.

Por seguridad, los bobinados secundarios de estos transformadores deberán estar conectados a tierra.

a) Transformador de intensidad

Reduce la elevada intensidad que recorre un circuito a una menor intensidad. Una gran ventaja que tiene este transformador es que conseguimos utilizar amperímetros menos voluminosos que nos permiten colocarlos en espacios limitados, como cuadros de protección o cuadros de automatismo. El secundario no debe funcionar en vacío o a circuito abierto. En el secundario siempre debe haber un amperímetro conectado o bien se debe cortocircuitar.

b) Transformador de tensión

Al igual que el transformador de intensidad, se utiliza para reducir la tensión elevada para instalar aparatos de medidas en cualquier cuadro eléctrico sin tener que recurrir a enormes voltímetros.

Tienen una estructura interna igual que el transformador monofásico de potencia. Pueden funcionar en vacío. No deben cortocircuitarse.

Se utilizan en equipos de medidas de alta tensión, reducciones de tensiones en muy baja potencia, como equipos de radio, equipos de vídeo, equipos informáticos, etc.

Pinza amperimétrica: dispone de un núcleo que se puede abrir para alojar al conductor cuya intensidad de quiere medir,

de esta forma no es necesario abrir el circuito



EEJJEERRCCIICCIIOOSS 1. Tenemos un transformador con una tensión en el primario de 220V, y circula por éste una intensidad

de 2,5 A. El secundario dispone de una tensión de 48 V. ¿Cuál será la intensidad que circula por éste?

2. El primario de un transformador tiene 1820 espiras para una tensión de entrada de 220 V. ¿Cuál será la tensión en el secundario en vacío si éste tienen 550 espiras?

3. Tenemos un transformador con una potencia en el secundario de 550 VA, con tensión de 250 V y 150 V en el primario y secundario, respectivamente. ¿Cuál será la intensidad que circule por el primario?¿y por el secundario?

4. Cómo variará la tensión del secundario de un transformador si se triplica el número de espiras del secundario y se mantiene constante la tensión del primario?

5. ¿Cómo variará la tensión del secundario de un transformador si se duplica el número de espiras del primario manteniendo constante su tensión?

6. Averiguar la relación de transformación y la tensión en el secundario de un transformador ideal con 5000 espiras en el primario y 500 en el secundario. ¿Qué tensión aparece en el secundario si se conecta el primario a una red de C.A. de 220V, 50 Hz?

7. Un transformador reductor de 220/125 proporciona energía a una motobomba de 2 kW, 125 V, cosϕ = 0,6. Suponiendo que las pérdidas son despreciables determina la intensidad por el primario y por el secundario, así como la relación de transformación del mismo. ¿Cuál es la potencia aparente que suministra el transformador?

8. Una subestación de transformación es alimentado con una red trifásica a 25 KVA y 50 HZ, reduciendo la tensión hasta 10 KVA para su distribución. Para ello dispone de un transformador reductor de 45 KV/10 KV. Determinar las intensidades de línea por el primario y por el secundario del transformador si la demanda de potencia es de 10 MVA

9. Un transformador monofásico reductor 380/127 V proporciona energía a un equipo frigorífico de 1500 W, 127 V, fdp 0,6. Suponiendo que las pérdidas son despreciables, determina las intensidades que circulan por el primario y por el secundario y la relación de transformación.

10. Se pretende utilizar un pequeño transformador de 500 W de potencia y 250 V de tensión secundaria para alimentar dos tipos de receptores que tienen con factor de potencia 0,9 y 0,5. Determina la potencia activa máxima que podrá tener cada uno de los dos tipos de receptores conectados individualmete al secundario del transformador.

11. Un transformador monofásico de 10 kVA, de relación 380/220 V y con una tensión de cortocircuito del 3%, se ha producido un cortocircuiito en el secundario cuando estaba conectado a una tensión de 380 V. Determinar la corriente de cortocircuito que tienen que soportar los conductores

12. Un transformador reductor de 380/127 V alimenta un motor monofásico de 5 kW, 127 V y cosϕ = 0,75. Si el primario dispone de 900 espiras, calcula. a) la intensidad de corriente en el secundario; b) la relación de transformación; c) la corriente en el primario; d) el número de espiras en el secundario.

13. Calcular un transformador monofásico, cuyos datos son: tensión de primario 220V, secundario 48V y 1 A.

14. Calcular un transformador para 220/24V y 6 A.

15. Calcular un transformador de 125 y 220V en el primario, para un secundario de 1 A y 12, 24, 48 V de tensión en el secundario.

16. Al someter a un ensayo de vacío a un transformador monofásico de 5 KVA, 10000/389 V, 50 Hz, se obtienen los siguientes resultados: V1=1000 V, V2= 389 V, A=0,15 A y W = 20 W. Determinar la relación de transformación y las pérdidas en el hierro.



17. Se somete a un ensayo de vacío a un transformador monofásico de 5 KVA, 1000/380 V, 50 Hz, obteniendo los siguientes resultados: voltímetro en el primario: 1000 V; voltímetro en el secundario: 380 V; amperímetro en el primario 0,5 A y vatímetro en el primario 30 W. Determinar: la relación de transformación, las pérdidas en el hierro y la corriente de vacío.

18. Al realizar un ensayo en cortocircuito a un transformado monofásico de 250 KVA, tensiones 24000/398 V, es necesario aplicar al lado de alta tensión una tensión de 960 V para que por el primario circule la corriente nominal. Si la potencia absorbida en el ensayo es de 4010 W, averiguar a) las corrientes nominales del primario y del secundario; b) las pérdidas en el cobre para la potencia nominal; c) La tensión de cortocircuito y tanto por ciento; d) las pérdidas en el cobre cuando el transformador trabaje a la mitad de la carga.

19. Al realizar un ensayo de cortocircuito a un transformador monofásico de 100KVA, tensiones 6000/230 V, es necesario aplicar al lado de alta tensión unta tensión de 250 V para que por el primario circule la corriente nominal. Si la potencia absorbida en el ensayo es de 1571 W, averiguar: a) las corrientes nominales del primario y del secundario; b) las pérdidas en el cobre para la potencia nominal; c) las pérdidas en el cobre cuando el transformador trabaje a ¾ partes de su potencia nominal.

20. Las características de un transformador monofásico son las siguientes: 50 KVA, 398/220 V, potencia de ensayo en vacío 100W, potencia de ensayo en cortocircuito 300 W. Determinar el rendimiento a plena carga y cosϕ = 0,87.

21. Cierto transformador de 80 kVA absorve en vacío 650 W y en cortocircuito, a la corriente nominal, 1500 W. Calcula a) el rendimiento a plena carga con factor de potencia 0,85; b) el rendimiento máximo.

22. Un transformador monofásico posee las siguientes características: 10 KVA, 7200/398 V, potencia de ensayo en vacío 125 W, potencia de ensayo de cortocircuito 360 W. Determinar a) el rendimiento a plena carga y con f.d.p. 0,8; b) el rendimiento cuando el transformador trabaje a la mitad de su potencia nominal y f.dp. 0,8. c) La potencia a que debe trabajar el transformador para que lo haga con el rendimiento máximo.


Unidad 2 Transformadores

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