INSTITUTO TECNOLGICO DE

OAXACA

CARRERA: INGENIERA ELCTRICA

TITULO:

TRANSFORMADOR ELCTRICO.

PRESENTA:

JUREZ VSQUEZ REY DAVID

NUMERO DE CONTROL 12160380

MATERIA: TRANSFORMADORES.

TUTOR(A):

FIGUEROA CORONADO JAIME

OAXACA MEXICO, MAYO 2015

INSTITUTO TECNOLGICO

DE OAXACA

CONTENIDO

I. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR.

II. PARTES DEL TRANSFORMADOR.

III. DIFERENTES TIPOS DE TRANSFORMADORES Y SUS APLICACIONES.

I. FUNCIONAMIENTO

El transformador es una maquina esttica que por induccin electromagntica

transfiere energa elctrica modificando valores de tensin y corriente del devanado

primario al devanado secundario utilizando el mismo valor de frecuencia.

Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario. Funcionamiento del transformador.

Los transformadores se basan en la induccin electromagntica. Al aplicar una fuerza

electromotriz en el devanado primario, es decir una tensin, se origina un flujo

magntico en el ncleo de hierro. Este flujo viajar desde el devanado primario hasta

el secundario. Con su movimiento originar una fuerza electromagntica en el

devanado secundario.

Segn la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca

esta variacin de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede

utilizar. Para entender su funcionamiento se los fenmenos elctricos que se presentan en la

maquina.

Fundamentos tericos de los transformadores.

Principio de funcionamiento

CAMPO MAGNETICO

Un campo magntico es una descripcin matemtica de la influencia magntica de

las corrientes elctricas y de los materiales magnticos. El campo magntico en

cualquier punto est especificado por dos valores, la direccin y la magnitud; de tal

forma que es un campo vectorial. Especficamente, el campo magntico es un vector

axial. El campo magntico es una propiedad del espacio por la cual una carga

elctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidadv. Sufre los efectos de

una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como a una

propiedad del campo, llamada densidad del flujo magntico, as, dicha carga percibir

una fuerza descrita como:

F=qvB..

Donde:

F= fuerza, q= carga, v=velocidad, B= densidad de flujo magntico

Los campos magnticos son producidos por cualquier carga elctrica en movimiento.

RELACION ENTRE DENSIDAD E INTENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO.

La induccin magntica es la produccin de una fuerza electromotriz a travs de un

conductor cuando se expone a un campo magntico variable. La densidad de flujo

magntico, cuyo smbolo es B, es el flujo magntico que causa una carga de difusin

en movimiento por cada unidad de rea normal a la direccin del flujo.

La diferencia entre B y H es que H describe cuan intenso es el campo magntico en la

regin que afecta, mientras que B es la cantidad del flujo magntico por unidad de

rea que aparece en esa misma regin, sin embargo, muchos se refieren a campo

magntico en trminos de densidad de flujo B.

FUERZA ELECTORMOTRIZ

La fuerza electromotriz (f.e.m) es toda causa capaza de mantener una diferencia de

potencial entre dos puntos de un circuito abierto para producir una corriente elctrica

en un circuito cerrado. La fuerza electromotriz se mide en volts, al igual que el

potencial elctrico.

Se define como el trabajo que el generador realiza para pasar por su interior la unidad

de carga positiva del polo negativo al positivo, dividido por el valor en Culombios de

dicha carga.

Esto se justifica en el hecho de que cuando circula esta unidad de carga por el circuito

exterior al generador, desde el polo positivo al negativo, es necesario realizar

un trabajo o consumo de energa (mecnica, qumica, etctera) para transportarla por

el interior desde un punto de menor potencial (el polo negativo al cual llega) a otro de

mayor potencial (el polo positivo por el cual sale).

Se relaciona con la diferencia de potencial entre los bornes y la resistencia

interna del generador mediante la frmula (el producto es la

cada de potencial que se produce en el interior del generador a causa de la

resistencia hmica que ofrece al paso de la corriente). La FEM de un generador

coincide con la diferencia de potencial en circuito abierto.

INDUCCION MUTUA Y AUTOINDUICCION

Son 2 o ms embobinados separados elctricamente, pero que estn expuestos a un

mismo campo magntico. Un transformador se constituye por un ncleo de hierro

dulce laminado, un embobinado primario y uno ms embobinados secundarios. Como

es de suponer, todas las vueltas del embobinado estarn expuestas al campo

magntico y que al reconcentrarse, este ser cortado por todas las vueltas del

alambre, con lo cual se induce un voltaje en ellas.

Se nombra embobinado primario al que recibe el voltaje, y secundario en el cual se

induce dicho voltaje. Vemos entonces que se trata de 2

embobinados separados elctricamente, pero que estn unidos por un mismo campo

magntico, a este fenmeno se le denomina induccin mutua.

Autoinduccin: es un fenmeno por el cual en un circuito elctrico una corriente elctrica (intensidad) variable en el tiempo genera (en el circuito) otra fuerza electromotriz o voltaje inducido, que se opone al flujo de la corriente inicial inductora, es decir, tiene sentido contrario. Un inductor es un circuito que consiste en un conductor enrollado alrededor de un ncleo (ya sea de aire o de hierro). El fenmeno de autoinduccin surge cuando el inductor y el inducido constituyen el mismo elemento.

Se denomina autoinduccin de un circuito a la generacin de corrientes inducidas en el circuito, cuando en l se produce una variacin del propio flujo. sta puede variar segn la intensidad de corriente.

II. PARTES DEL TRANSFORMADOR

Los transformadores estn compuestos de diferentes elementos. Los componentes

bsicos son:

Ncleo: Este elemento est constituido por chapas de acero al silicio aisladas

entre ellas. El ncleo de los transformadores est compuesto por las columnas,

que es la parte donde se montan los devanados, y las culatas, que es la parte

donde se realiza la unin entre las columnas. El ncleo se utiliza para conducir el

flujo magntico, ya que es un gran conductor magntico.

Devanados: El devanado es un hilo de cobre enrollado a travs del ncleo en uno

de sus extremos y recubiertos por una capa aislante, que suele ser barniz. Est

compuesto por dos bobinas, la primaria y la secundaria. La relacin de vueltas del

hilo de cobre entre el primario y el secundario nos indicar la relacin de

transformacin. El nombre de primario y secundario es totalmente simblico. Por

definicin all donde apliquemos la tensin de entrada ser el primario y donde

obtengamos la tensin de salida ser el secundario.

PARTES AUXILARES.

Tanque:

Es la carcasa del transformador donde se alojan todos los componentes del mismo.

Boquillas terminales:

Son unos bornes que se encuentran en la parte exterior del transformador que sirven

para alimentar al mismo, para as poder realizar la alimentacin del circuito interno, y

en la parte inferior se encuentran las boquillas de salida las cuales sirven para obtener

el voltaje ya transformado.

Medio refrigerante:

El refrigerante que se utiliza es el aceite ya que este extrae el calor del dispositivo

recirculndolo por un radiador, el cual funciona como disipador de calor para el aceite

y as poder volver a absorber calor del transformador, es necesario que se extraiga el

calor, que si no es as la mquina se puede averiar por las altas temperaturas que se

generan.

Indicadores:

Estos nos muestran las condiciones del transformado, por ejemplo indican nivel de

aceite, la temperatura, presin, entre otros.

III. DIFERENTES TIPOS DE TRANSFORMADORES Y SUS APLICACIONES

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Descripcin:

Se utilizan para substransmisin y transmisin de energa elctrica en alta y media

tensin. Son de aplicacin en subestaciones transformadoras, centrales de

generacin y en grandes usuarios.

Caractersticas Generales:

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 DISTRIBUCION

Se denomina transformadores de distribucin, generalmente los transformadores de

potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000

V, tanto monofsicos como trifsicos. Aunque la mayora de tales unidades estn

proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaos de potencia

superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en

estaciones o en plataformas. Las aplicaciones tpicas son para alimentar a granjas,

residencias, edificios o almacenes pblicos, talleres y centros comerciales. Descripcin: Se utilizan en intemperie o interior para distribucin de energa elctrica en media tensin. Son de aplicacin en zonas urbanas, industrias, minera, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilizacin intensiva de energa elctrica.

Caractersticas Generales: Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias segn especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variacin de tensin, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga.

TRANSFORMADORES SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Descripcin: Se utilizan en interior para distribucin de energa elctrica en media tensin, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilizacin de transformadores refrigerados en aceite. Son de aplicacin en grandes edificios, hospitales, industrias, minera, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilizacin intensiva de energa elctrica.

Caractersticas Generales: Su principal caracterstica es que son refrigerados en aire con aislacin clase F, utilizndose resina epoxi como medio de proteccin de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalacin. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADORES HERMTICOS DE LLENADO INTEGRAL

Descripcin:

Se utilizan en intemperie o interior para distribucin de energa elctrica en media

tensin, siendo muy tiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de

aplicacin en zonas urbanas, industrias, minera, explotaciones petroleras, grandes

centros comerciales y toda actividad que requiera la utilizacin intensiva de energa

elctrica.

Caractersticas Generales: Su principal caracterstica es que al no llevar tanque de expansin de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construccin ms 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 RURALES Descripcin: Estn diseados para instalacin mono poste en redes de electrificacin suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifsicos o como alternativa 3 monofsicos.

TRANSFORMADORES SUBTERRNEOS Aplicaciones Transformador de construccin adecuada para ser instalado en cmaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersin de cualquier naturaleza.

Caractersticas

Potencia: 150 a 2000KVA, Alta Tensin: 15 o 24,2KV, Baja Tensin: 216,5/125; 220/127; 380/220; 400/231V

TRANSFORMADORES AUTO PROTEGIDOS

Aplicaciones

El transformador incorpora componentes para proteccin del sistema de distribucin contra sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensin y disyuntor de baja tensin, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensin y disyuntor de baja tensin. Para proteccin contra sobretensiones el transformador est provisto de dispositivo para fijacin de pararrayos externos en el tanque.

Caractersticas

Potencia: 45 a 150KVA

Alta Tensin: 15 o 24,2KV

Baja Tensin: 380/220 o 220/127V

AUTOTRANSFORMADORES

Los autotransformadores Se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisin de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en tringulo. De manera parecida, los autotransformadores son adecuados como transformadores elevadores de centrales cuando s desea alimentar dos sistemas de transporte diferentes. En este caso el devanado terciario en tringulo es un devanado de plena capacidad conectado al generador y los dos sistemas de transporte se conectan al devanado, autotransformador. El autotransformador no slo presenta menores prdidas que el transformador normal, sino que su menor tamao y peso permiten el transporte de potencias superiores.

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE TT/CC

Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la lnea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos.

Los valores de los transformadores de corriente son:

Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su funcin.

Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. Se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones tpicas de un transformador de corriente podran ser: 600/5, 800/5, 1000/5.

Usualmente estos dispositivos vienen con un ampermetro adecuado con la razn de transformacin de los transformadores de corriente, por ejemplo: un transformador de 600/5 est disponible con un ampermetro graduado de 0 - 600A.

TRANSFORMADOR DE POTENCIAL TT/PP

Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensin. Tiene una potencia nominal muy baja y su nico objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados.

Adems, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deber ser

particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden

conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisin, dependiendo

de qu tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicacin especial.

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE CONSTANTE

Un transformador de corriente constante es un transformador que automticamente mantiene una corriente aproximadamente constante en su circuito secundario, bajo condiciones variables de impedancia de carga, cuando su primario se alimenta de una fuente de tensin aproximadamente constante. El tipo ms usual, la disposicin de bobina mvil, tiene separadas las bobinas del primario y secundario, que tienen libertad para moverse entre s, variando por tanto la reactancia de dispersin magntica del transformador.

Existen disponibles tipos para subestacin que proporcionan unos modelos compactos integrales, que llevan incluidas los accesorios necesarios para el control y proteccin del transformador. Los accesorios normales comprenden un interruptor a solenoide primario, una proteccin. Contra apertura del circuito, fusibles o cortacircuitos con fusibles en el primario y descargadores de sobretensiones en el primario y en el secundario.

Los transformadores de corriente constante de tipo esttico no tienen partes mviles y funcionan segn el principio de una red resonante. Esta red normalmente consta de dos reactancias inductivas y dos capacitivas, cada una de igual reactancia para la frecuencia de alimentacin. Con tal red, la corriente secundaria es independiente de la impedancia de la carga conectada, pero es directamente proporcional a la tensin del primario.

Transformadores de puesta a tierra

Un transformador de puesta a tierra es un transformador ideado principalmente con la finalidad de proporcionar un punto neutro a efectos de puesta a tierra. Puede ser una unidad de dos devanados con el devanado secundario conectado en tringulo y el devanado primario conectado en estrella que proporciona el neutro a efectos de puesta a tierra o puede ser un autotransformador trifsico de un solo devanado con devanados en estrella interconectada, o sea en zigzag.

Transformadores mviles

Transformadores mviles y subestaciones mviles. Los transformadores o autotransformadores mviles estn montados normalmente sobre semirremolques y llevan incorporados pararrayos y seccionadores separadores. Una subestacin mvil tiene, adems, aparamenta y equipo de medida y de proteccin. La unidad se desplaza por carretera arrastrada por tractores. Los reglamentos estatales y federales sobre transporte por carretera limitan el peso y tamao mximos.

Las unidades mviles se usan para restablecer el servicio elctrico en emergencias, para permitir el mantenimiento sin interrupcin de servicio, para proporcionar servicio durante las construcciones importantes y para reducir las inversiones en el sistema.

La unidad mvil est proyectada de manera que constituye una unidad compacta de aplicacin mltiple que proporciona la mxima potencia en kVA, para el peso admisible.

Transformadores especiales

Los transformadores especiales de aplicacin general son transformadores de distribucin de tipo seco que generalmente se usan con los primarios conectados a los circuitos de distribucin de baja tensin, para alimentar cargas de alumbrado y pequeas cargas a tensiones todava ms bajas. Existen transformadores para tensiones del primario de, 120, 240, 480 y 600 V, con potencias nominales comprendidas entre 25 VA y 500 kVA, a 60 Hz.

Los transformadores de control. son transformadores de aislamiento de tensin constante y tipo seco. Generalmente se usan con los devanados primarios conectados a circuitos de distribucin de baja tensin de 600 V o menos. La eleccin adecuada de un transformador de control facilitar la alimentacin con la potencia correcta a tensin reducida para cargas de alumbrado y de control hasta 250 VA.

Los transformadores para mquinas herramientas son similares a los transformadores de control con capacidades de hasta 1500 VA para alumbrado localizado y para dispositivos de control de mquinas tales como solenoides, contactores, rels, tanto sobre herramientas porttiles como fijas. Principalmente se usan para proporcionar salidas de 120 V a partir de rels de 240 a 480 V a 60 Hz. Tambin existen para funcionamiento a distintas tensiones con 25 y 50 Hz.

Los transformadores de clase 2 son transformadores de aislamiento de tipo seco adecuados para usar en los circuitos de clase 2 del National Electrical Code. Estos transformadores se usan generalmente en control remoto, en alimentacin de pequeas potencias y en los circuitos de seal para el accionamiento de timbres, campaas, controles de hornos, vlvulas, rels, solenoides y similares. Son unidades con el primario a 120 V tanto del tipo limitador de energa como del tipo no limitador.

Los transformadores para sealizacin son transformadores de aislamiento, reductores, de tensin constante y tipo seco, que generalmente se usan con sus devanados primarios conectados o circuitos de distribucin de baja tensin para alimentar sistemas de sealizacin no sujetos a las limitaciones de los circuitos de clase 2. Existen para circuitos de 120 de 240 V. Llevan una seleccin de tensiones de salida de 4, 8, 12, 16, 20 24 V, conectando adecuadamente los cuatro terminales de salida. Existen unidades de hasta 1000 VA.

Los transformadores para tubos luminiscentes, para suministrar energa a anuncios de nen o de otros gases, se fabrican en tamaos que comprenden desde los 50 a los 1650 VA. Las gamas de tensiones en el secundario estn comprendidas entre 2 000 y 15 000 V. La tensin depende de la longitud del tubo que forma el circuito; es decir, cuanto mayor sea la longitud del tubo, mayor tensin se necesita. La corriente suministrada por los transformadores est comprendida entre 18 y 120 mA.