¿Qué es un transformador eléctrico?

Características del transformador eléctrico trifásico

Es muy relevante hablar sobre las características del transformador eléctrico trifásico por lo cual se va a conocer las características para los transformadores comerciales para su determinada aplicación:

⦁ Potencia nominal asignada en KVA
⦁ Tensión Primaria y Secundaria
⦁ Regulación de tensión en la salida ±%
⦁ Grupo de Conexión
⦁ Frecuencia
⦁ Temperatura Máxima ambiente (si es > 40°)
⦁ Altitud de la instalación sobre el nivel del mar (si es > 1000m)

esquema de un transformador trifasico

Los sistemas eléctricos de corriente alternan, casi siempre son sistemas trifásicos, tanto para la producción como para el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Es por lo cual, el estudio de los transformadores trifásicos es de mucha importancia, en el mundo de las maquinas eléctricas.

Es decir un transformador eléctrico trifásico es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico trifásico, manteniendo una relación entre sus fases la cual depende del tipo de conexión de este circuito.

Partes de un transformador eléctrico

 El transformador eléctrico simple se compone esencialmente de tres partes.

Devanado Primario

El devanado primario está conectado a la fuente de energía y recibe la fem de corriente alterna que se quiere aumentar o disminuir desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación y tipo de transformador trifásico que dispones.

partes de un transformador trifasico

Nucleo del transformador eléctrico trifásico

Es aquí en donde se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético alterno, por lo regular están construidos por una serie de láminas aisladas eléctricamente, para minimizar corrientes parásitas. 

Devanado Secundario

Es él que suministra el potencial transformado trifásico a la carga y es donde se genera la fuerza electromotriz (voltaje) por el cambio de magnetismo en el núcleo al cual rodea. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador eléctrico.

¿Cómo funciona un transformador eléctrico trifásico?

 El funcionamiento de un transformador trifásico se basa en el principio de inducción electromagnética. El transformador se compone de dos bobinas, con distintas cantidades de vueltas. Ambas bobinas están unidas por un material ferromagnético para disminuir las pérdidas del transformador.

    Se aplica un voltaje de corriente alterna al devanado primario, lo que genera en este un campo magnético, que se traslada a través del material ferromagnético al devanado secundario. Al ser un campo magnético variable (debido a la corriente alterna) genera en el devanado secundario una fem (fuerza electromotriz)

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¿Para qué sirve un transformador electrico?

Posiblemente que en casi en todos lados donde encontremos energía eléctrica, haya previamente un transformador que esté proveyendo la energía con el potencial justo.
Es por eso que el uso de un transformador es prácticamente universal, de igual forma a continuación detallaremos alguno de los usos más comunes de estos:

Para distribución de energía: Transportar la energía con alto potencial y baja intensidad es mucho más efciente. Es por esto que se utilizan los transformadores para elevar el potencial a alta tensión. Sin embargo en nuestros hogares tenemos corriente de baja tensión. Por lo que también se necesitan transformadores para pasar de alta a media y baja tensión.

Para protección de maquinaria eléctrica: Los transformadores son muy utilizados para proteger y aislar los equipos eléctricos, controlando los pulsos de energía, sobre todo en áreas industriales.

Para general altos voltajes: Los transformadores son muy utilizados en el ámbito ferroviario para hacer mover las maquinarias que necesitan de un alto voltaje para funcionar.
Para protección de maquinaria eléctrica: En las industrias, los transformadores son muy utilizados para proteger y aislar los equipos eléctricos, controlando los pulsos de energía.

Para generar altos voltajes: En el ámbito ferroviario, los transformadores son muy utilizados, para hacer mover las maquinarias que necesitan de un alto voltaje para funcionar.

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Tipos de transformador eléctrico

Existen distintos tipos de transformadores eléctricos según la aplicación. A continuación detallaremos cada uno de ellos.

Transformador de potencia:

Este es utilizado para subtransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios, se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Transformador de distribución:

 Los transformadores de distribución son aquellos que suministran la tensión final de transformación en la Red de distribución de energía eléctrica, al reducir la tensión usada en los circuitos de distribución al nivel de tensión usado por el cliente. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

Transformadores Rurales:

Los transformadores eléctricos rurales están diseñados para instalación mono poste en redes de electrificación suburbanas mono filares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos. 

Según el sistema de refrigeración «El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire o bien líquido. La transmisión de calor se hace por un medio en forma más o menos eficiente, dependiendo de los siguientes valores:

  • La masa volumétrica.
  • El coeficiente de dilatación térmica.
  • La viscosidad.
  • El calor especificó.
  • La conductividad térmica.

Transformadores Herméticos de Llenado Integral:

Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos.

Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV  y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Transformadores auto protegidos:

Dicho transformador incorpora elementos para protección del sistema de distribución contra sobrecargas y cortocircuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, conteniendo en su interior fusibles de alta tensión y interruptor de baja tensión. 

  • Potencia: 45 a 150KVA
  • Alta Tensión: 15 o 24,2KV
  • Baja Tensión: 380/220 o 220/127V

Transformador elevador/reductor de tensión:

Muy utilizadas por las empresas generadoras de electricidad para transportar a altas tensiones y que las casas puedan recibir a bajas tensiones.

Transformadores variables:

Para una entrada de tensión fija, se puede variar la tensión de salida.

Transformador de aislamiento:

Contiene un aislamiento galvánico, y se utilizan para proteger equipos que están conectados directamente a la red.

Transformador de alimentacion:

Puede tener una o más bobinas secundarias. Incorporan un fusible térmico que permite proteger los equipos de sobrecargas.

Transformador de pulsos:

Transformador que trabaja en un régimen de pulsos. Tiene una rápida velocidad de respuesta. Se utiliza para transferir impulsos a elementos de control.

Transformador diferencial de variación lineal:

Es un transformador utilizado para medir desplazamientos que son lineales. Son utilizados en los servomecanismos para dar una retroalimentación de la posición.

Transformador con diodo dividido:

Compuesto por diodos repartidos por todo el bobinado conectado en serie que permiten proporcionar una tensión continua.

Transformador de impedancia:

Es el transformador encargado de adaptar antenas y líneas de transmisión. Son encargados de disminuir o aumentar la impedancia.

Estabilizador de tensión:

Este funciona normalmente mientras la tensión no supere un valor nominal. En caso de que la tensión supere este valor, el núcleo se satura sin dejar pasar el exceso de tensión. Protege a los equipos de sobrecargas.

Pruebas de rutina para un transformador eléctrico

Todos los transformadores eléctricos son sometidos a pruebas de rutinas para evaluar su rendimiento normal y ante eventualidades que requieras de un esfuerzo sobredimensionado. Estas pruebas son:

  • Prueba de relación de transformación:
  • Prueba de Aislamiento
  • Prueba de tensión al vacío
  • Prueba de corto circuito
  • Prueba de Tensión inducida (Doble frecuencia)
  • Prueba de Tensión Aplicada
  • Prueba de Rigidez Dieléctrica

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