MAQUINAS ELECTRICAS I

Tipos de Transformadores

OBJETIVOS

• Enriquecer nuestros conocimientos en la materia de electrotecnia.

• Conocer las partes con las cuales están constituidos los transformadores monofásicos.

• Aprender a diseñar un transformador monofásico.

• Comprender el principio de funcionamiento de los transformadores.

I. INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se hablará sobre los tipos de transformadores. Los clasificaremos de acuerdo a su nivel de voltaje, la forma de su núcleo, la forma de sus devanados etc.

Esperamos que con el presente trabajo queden claros los conceptos fundamentales del transformador que luego podrán ser utilizados en la práctica.

II. DESARROLLO

El Transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Esta constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arollamiento de entrada, con independencia si se trata la mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión). El arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de hierro. El núcleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético.

Fig. .1. Transformador monofásico.

CLASIFICACIÓN

La clasificación de los transformadores es grande ya que estos pueden variar en forma física, características eléctricas y eficiencia y cada una de estas clasificaciones se pueden adaptar mejor a cierta o varias aplicaciones.

POR SU NIVEL DE VOLTAJE

Transformadores Elevadores y Reductores

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.

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

Fig. .1. Transformador monofásico.

POR SU NÚMERO DE FASES

Transformadores monofásicos

Los transformadores monofásicos, tanto de columnas como acorazados, se usan en distribución de energía eléctrica, por ejemplo para reducir, en líneas de MT de 13,2 kV a BT, 220V. Se los suele encontrar, de pequeña potencia en soportes de líneas eléctricas rurales. También se los encuentra, en potencias altas, para constituir bancos trifásicos, con tres de ellos, en sistemas de distribución Ejemplos: 10 kVA; 13200/220 V

Transformadores Trifásicos

El trifásico de columnas es el más usado. Se lo encuentra desde pequeñas potencias (10 kVA) hasta muy grandes (150 MVA). Como elevadores de tensión en las centrales, reductores en las subestaciones, de distribución en ciudades, barrios, fábricas, etc.

Transformadores Hexafásicos

El exafásico (6 fases en el secundario) se diferencia, constructivamente, del trifásico, en que tiene una derivación a la mitad de los devanados secundarios, y luego por supuesto, en la conexión entre ellos. Se lo usa para la rectificación industrial y en tracción eléctrica: subterráneos, tranvías, etc. Ejemplo: 13200/580 V.

POR LA FORMA DEL NÚCLEO

Transformador monofásico de columnas

El transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magnético. En la figura se trata de un transformador monofásico dónde el circuito magnético se cierra por las culatas superior e inferior.

Fig. .2. Transformador monofásico a columnas.

Transformador monofásico acorazado

El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.

Fig. .3 Transformador monofásico acorazado.

Transformador trifásico de columnas

Fig. .4. Transformador trifásico de columnas

Fig. .6. Transformador trifásico de 5 columnas

Transformador trifásico acorazado

Fig. .5. Transformador trifásico acorazado

Transformador Hexafásico

Fig. .7. Transformador trifásico-hexafásico

Transformador Toroidal

Los transformadores toroidales representan, como ningún otro tipo, el diseño ideal sobre cómo debe ser un transformador. De hecho, Fáraday diseñó y bobinó el primer transformador sobre un núcleo toroidal. Tiene varias ventajas entre ella alto rendimiento, bajo nivel de ruido, menor calentamiento, peso y tamaño reducido, facilidad de montaje.

Fig. .7. Transformador toroidal

POR SU NÚCLEO

Por el núcleo sobre el cual van las bobinas

a) Núcleo de Aire

b) Núcleo de Hierro

c) Núcleo Variable

Fig.2 Tipos de transformadores según el núcleo.

Fig. .8. Tipos retransformadores por su núcleo

POR LA POSICIÓN DE SUS DEVANADOS

La clasificación más grande que hay de los transformadores es la de su posición de los devanados y estos se clasifican en:

Transformadores de devanados separados

Fig. 9. Esquema físico de un Transformador según la posición de sus devanados.

Transformadores de devanados concéntricos

Fig. 10. Esquema físico de un Transformador con devanados concéntricos.

Transformadores de bobinas alternadas.

Fig. 11. Esquema físico de un Transformador con bobinas alternadas.

Conclusiones

Podemos concluir que:

Este trabajo fue satisfactorio porque pudimos cumplir con los objetivos planteados al principio. El presente trabajo fue muy interesante ya que pudimos agrandar nuestros conocimientos en el campo de las Máquinas Eléctricas. Pudimos comprender que existen diferentes tipos de transformadores los cuales se clasifican por su nivel de voltaje, el número de fases, la forma de su núcleo, la forma de sus devanados etc.

Bibliografía

Textuales

BOYLESTAD Robert. L, Análisis Introductorio de Circuitos, Editorial Prentice Hall, México 1998. Pág. 1032-1037, 1041-1056.

CHAPMAN Stephen, Máquinas Eléctricas, 3ra Edición, Editorial Nomos S.A. Pág. 61- 70

Virtuales

• http://zeus.dci.ubiobio.cl/electricidad/transformadores/transformador_monofasico.htm

• http://zeus.dci.ubiobio.cl/electricidad/transformadores/constitu.htm

• http://www.unicrom.com/Tut_transformador.asp