Universidad de GuayaquilFacultad de Ingeniería

IndustrialTema:

TransformadorDocente:

Ing. Ind. Alfredo ArévaloGrupo:#3

TRANSFORMADOR

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna en un cierto nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Esta construido por dos o mas bobinas de material, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferro magnéticas, pero aisladas entre si eléctricamente.

Funcionamiento Transformador

El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831.

La primera "bobina de inducción" fue inventada por el sacerdote Nicholas Joseph Callan en la Universidad de Maynooth en Irlanda en 1836.

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.

En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado en un conjunto de bobinas de inducción en el cual el bobinado primario se conectaba a una fuente de corriente alterna y los devanados secundarios podían conectarse a varias lámparas de arco.

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 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luego vendieron la idea a la compañía estadounidense Westinghouse Electric. También este sistema fue expuesto en Turín, Italia en 1884, donde fue adoptado para el sistema de alumbrado eléctrico.

El nacimiento del primer transformador  Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky,

Bláthy y Deri de la compañía Ganz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna, basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelo de núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:

Donde: (Vs) es la tensión en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el secundario, (Vp) y (Np) se corresponden al primario.

Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabra que había sido acuñada por Bláthy Ottó.

En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD para uso comercial.

TIPOS DE TRANSFORMADORES

Transformadores de potencia :Se utilizan para la subtransmicion y transformación de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes estaciones.

Se denomina transformador de distribución generalmente a los transformadores de potencias iguales o inferiores a 50KVA y de tensiones iguales o inferiores 67000 V. Tanto monofásicos como trifásicos. la mayoría están proyectados para el montaje sobre postes. Algunos superiores a 18KV están diseñados para montaje en estaciones.

Se pueden utilizar en intemperie o en interior para la distribución de energía eléctrica en media tensión. Su mayor aplicación en:

zonas urbanas, industrias, grandes centros comerciales.

Transformador de Distribución:

Casi todos los sistemas importantes de generación y distribución de potencia del mundo son, hoy en día, sistemas de corriente alterna trifásicos. Puesto que los sistemas trifásicos desempeñan un papel tan importante en la vida moderna, es necesario entender la forma como los transformadores se utilizan en ella.

Transformadores trifásicos

◦ Tomando tres transformadores monofásicos y conectándolos en un grupo trifásico.

◦ Haciendo un transformador trifásico que consiste en tres juegos de devanados enrollados sobre un núcleo común

Los transformadores para circuitos trifásicos pueden construirse de dos maneras. Estas son:

Se utilizan en interiores para distribución de energía eléctrica en media tensión, en lugares donde los espacios son reducidos y los requerimientos de seguridad son necesarios, en caso de un incendio no tiene ninguna consecuencia como la utilización de transformadores refrigerados en aceite.

Grandes edificios, hospitales, industrias y grandes centros comerciales.

Transformadores secos encapsulados en resina epoxi:

Se utilizan en intemperie para la distribución de media tensión. Utilizables también en espacios reducidos y en lugares donde hay una intensiva actividad eléctrica.

Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización de energía eléctrica.

Transformadores herméticos de llenado integral:

Están diseñados para la instalación mono poste en redes eléctricas suburbanas mono filares, bifilares y trifilares de 7.6, 13.2, y 15 KV.

En redes trifilares se puede usar un transformador trifásico o en su defecto 3 monofásicos.

Transformadores rurales:

Es un transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras de cualquier nivel, puede ser utilizado donde hay la posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.

Transformador subterráneo:

APLICACIONES El transformador incorpora componentes para protección del

sistema de distribución contra sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto pose fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión. Para protección contra sobretensiones el transformador está provisto de dispositivo para fijación de pararrayos externos en el tanque.

TRANSFORMADORES AUTO PROTEGIDOS

Transformadores para Tubos Luminiscentes

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

AUTOTRANSFORMADORES Los autotransformadores se

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

TRANSFORMADOR DE POTENCIAL  TT/PP

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

Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de que tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial.

Transformadores especiales Los transformadores especiales

de aplicación general son transformadores de distribución de tipo seco que generalmente se usan con los primarios conectados a los circuitos de distribución de baja tensión, para alimentar cargas de alumbrado y pequeñas cargas a tensiones todavía más 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.

Transformadores para ensayos

Transformador de corriente típico de laboratorio

Los transformadores para ensayos, usados para realizar pruebas de tensiones elevadas a baja frecuencia, han sido desarrollados para tensiones superiores, para hacer posible el estudio de aplicaciones de tensiones de transporte cada vez mayores. A menudo se necesitan tensiones de 1 500 000 o más volts. Se han construido unidades para 1000 KV respecto a tierra, pero normalmente resulta más económico obtener tales tensiones conectando dos o más unidades en «cascada» o en «cadena». Los transformadores para ensayo, normalmente están proyectados para aplicaciones de corta duración. Sin embargo, para aplicaciones especiales, puede requerirse una potencia de varios miles de kVA y el tiempo de aplicación puede ser continuo

Transformador de corriente típico de laboratorio

Transformador trifásico de laboratorio

Transformador monofásico de laboratorio

Transformador trifásico interior

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