Tema IV: Transformadores
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Tema IV: TransformadoresTema IV: Transformadores
Universidad de Oviedo Universidad de Oviedo
Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y
Sistemas
Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y
Sistemas
4.1 Generalidades4.1 Generalidades4.1 Generalidades4.1 GeneralidadesTransformadoTransformadorrelementalelemental
TransformadoTransformadorrelementalelemental Se utilizan en redes eléctricas Se utilizan en redes eléctricas
para convertir un sistema para convertir un sistema de de tensionestensiones (mono - trifásico) en (mono - trifásico) en
otro de igual frecuencia y otro de igual frecuencia y >> o o
<< tensión tensión
La conversión se realiza La conversión se realiza práctica-mente sin pérdidas práctica-mente sin pérdidas
PotPotentradaentradaPotenciaPotenciasalidasalida
Las intensidades son Las intensidades son inversamente proporcionales a inversamente proporcionales a
las tensiones en cada ladolas tensiones en cada lado
Transformador Transformador elevadorelevador: : VV22>V>V11, , II22<I<I11
Transformador Transformador reductorreductor: : VV22<V<V11, , II22>I>I11
Los valores nominales que definen a un transformador son: Los valores nominales que definen a un transformador son: PotPotenciaencia aparente (S), Tensión (U), I (corriente) y frecuencia (f) aparente (S), Tensión (U), I (corriente) y frecuencia (f)
SecundarioSecundario
V2
V2
V1
V1
I1I1 I2I2
Núcleo de chapa magnética aisladaNúcleo de chapa
magnética aislada
PrimarioPrimario
Flujo magnéticoFlujo magnético
4.2 Aspectos 4.2 Aspectos constructivos: circuito constructivos: circuito
magnético Imagnético I
4.2 Aspectos 4.2 Aspectos constructivos: circuito constructivos: circuito
magnético Imagnético I
El El SiSi incrementa la resistividad incrementa la resistividad del material y reduce las del material y reduce las
corrientes parásitascorrientes parásitas
En la construcción del núcleo En la construcción del núcleo se utilizan chapas de acero se utilizan chapas de acero
aleadas con Silicio de muy bajo aleadas con Silicio de muy bajo espesor (0,3 mm) aprox.espesor (0,3 mm) aprox.
La chapa se aisla mediante un tratamiento químico (Carlite) y se obtiene La chapa se aisla mediante un tratamiento químico (Carlite) y se obtiene por LAMINACIÓN EN FRÍO: aumenta la permeabilidad. Mediante este por LAMINACIÓN EN FRÍO: aumenta la permeabilidad. Mediante este
procedimiento se obtien factores de relleno del 95-98%procedimiento se obtien factores de relleno del 95-98%
El núcleo puedetener sección cuadrada. Pero es más frecuente aproximarlo a la circular
El núcleo puedetener sección cuadrada. Pero es más frecuente aproximarlo a la circular
Montaje chapas núcleo
Montaje chapas núcleo
11
22
3344
55Corte a Corte a
90º90ºCorte a Corte a
90º90ºCorte a Corte a
45º45ºCorte a Corte a
45º45º
V2
V2
V1
V1
I1I1 I2I2
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos construc-tivos: construc-tivos:
devanados y devanados y aislamiento Iaislamiento I
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos construc-tivos: construc-tivos:
devanados y devanados y aislamiento Iaislamiento I
600-5000 V
4,5 - 60 kV
> 60 kV
Diferentes formas Diferentes formas constructivas de constructivas de devanados según devanados según tensión y potenciatensión y potencia
Los conductores de los devanados están aislados Los conductores de los devanados están aislados entre sí:entre sí:
En transformadores de baja potencia y tensión se En transformadores de baja potencia y tensión se utilizan hilos esmaltados. En máquinas grandes se utilizan hilos esmaltados. En máquinas grandes se
emplean pletinas rectangulares encintadas con emplean pletinas rectangulares encintadas con papel impregnado en aceitepapel impregnado en aceite
El aislamiento entre devanados se realiza dejando El aislamiento entre devanados se realiza dejando espacios de aire o de aceite entre ellosespacios de aire o de aceite entre ellos
La forma de los devanados es normalmente circularLa forma de los devanados es normalmente circular
El núcleo está siempre El núcleo está siempre conectadoconectado a tierra. Para a tierra. Para evitar elevados gradientes de potencial, el evitar elevados gradientes de potencial, el
devanado de baja tensión se dispone el más devanado de baja tensión se dispone el más cercano al núcleocercano al núcleo
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: constructivos:
devanados y aislamiento devanados y aislamiento IIII
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: constructivos:
devanados y aislamiento devanados y aislamiento IIII
Estructura Estructura devanadosdevanados: trafo : trafo monofásicmonofásicoo
Estructura Estructura devanadosdevanados: trafo : trafo monofásicmonofásicoo
Núcleo con 2 Núcleo con 2 columnascolumnasNúcleo con 2 Núcleo con 2 columnascolumnas
Núcleo con 3 Núcleo con 3 columnascolumnas
Núcleo con 3 Núcleo con 3 columnascolumnas
SecundariSecundariooSecundariSecundarioo
PrimarioPrimarioPrimarioPrimario
SecundarioSecundarioSecundarioSecundario
PrimarioPrimarioPrimarioPrimario
AislantAislanteeAislantAislantee
ConcéntricConcéntricoo
ConcéntricConcéntricoo
PrimarioPrimarioPrimarioPrimario
AislantAislanteeAislantAislantee
SecundariSecundariooSecundariSecundarioo
PrimariPrimariooPrimariPrimarioo
AislantAislanteeAislantAislantee AlternadAlternad
ooAlternadAlternad
oo
SecundariSecundariooSecundariSecundarioo
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: devanados constructivos: devanados
y aislamiento IIIy aislamiento III
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: devanados constructivos: devanados
y aislamiento IIIy aislamiento III
Fabricación núcleo: Fabricación núcleo: chapas magnéticaschapas magnéticasFabricación núcleo: Fabricación núcleo: chapas magnéticaschapas magnéticas
Conformado Conformado conductores conductores
devanadosdevanados
Conformado Conformado conductores conductores
devanadosdevanados
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: constructivos: refrigeraciónrefrigeración
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: constructivos: refrigeraciónrefrigeración
11 Núcleo Núcleo
1’1’ Prensaculatas Prensaculatas
22 Devanados Devanados
33 Cuba Cuba
4 4 Aletas refrigeraciónAletas refrigeración
55 Aceite Aceite
66 Depósito expansión Depósito expansión
77 Aisladores (BT y AT) Aisladores (BT y AT)
88 Junta Junta
99 Conexiones Conexiones
1010 Nivel aceite Nivel aceite
1111 - 12- 12 Termómetro Termómetro
13 - 1413 - 14 Grifo de Grifo de vaciadovaciado
1515 Cambio tensión Cambio tensión
1616 Relé Buchholz Relé Buchholz
1717 Cáncamos Cáncamos transportetransporte
1818 Desecador aire Desecador aire
1919 Tapón llenado Tapón llenado
2020 Puesta a tierra Puesta a tierra
Transformadores de potencia medida... E. Ras OlivaTransformadores de potencia medida... E. Ras Oliva
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos Itrifásicos I
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos Itrifásicos ITransformadores en baño de
aceite
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos IItrifásicos II
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos IItrifásicos II
Transformador seco
OFAF
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos IIItrifásicos III
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos IIItrifásicos III5000 kVA5000 kVABaño de Baño de aceiteaceite
5000 kVA5000 kVABaño de Baño de aceiteaceite
2500 kVA2500 kVABaño de aceiteBaño de aceite2500 kVA2500 kVABaño de aceiteBaño de aceite
1250 kVA1250 kVABaño de aceiteBaño de aceite1250 kVA1250 kVABaño de aceiteBaño de aceite
10 MVA10 MVASellado con NSellado con N22
10 MVA10 MVASellado con NSellado con N22
10 MVA10 MVASellado con NSellado con N22
10 MVA10 MVASellado con NSellado con N22
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos IVtrifásicos IV
4.3 Aspectos 4.3 Aspectos constructivos: trafos constructivos: trafos
trifásicos IVtrifásicos IV
Secciones de Secciones de transfomadores en aceite transfomadores en aceite
y secosy secos
En aceite
Seco Catálogos comercialesCatálogos comerciales
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.4 Principio de 4.4 Principio de funcionamiento (vacío)funcionamiento (vacío)
4.4 Principio de 4.4 Principio de funcionamiento (vacío)funcionamiento (vacío)
tSen)t( m tSen)t( m
tCosNtCosU)t(U mm 11 tCosNtCosU)t(U mm 11
mm fNU 21 mm fNU 21mmefef Nf,NfEU 1111 44422
1mmefef Nf,NfEU 1111 4442
2
1
dt)t(d
N)t(e
22 dt)t(d
N)t(e
22
)vacío(
ef
ef
eft U
UNN
E
Er
2
1
2
1
2
1 )vacío(
ef
ef
eft U
UNN
E
Er
2
1
2
1
2
1
011 )t(e)t(U 011 )t(e)t(ULTK primario:LTK primario:
dt)t(d
N)t(e)t(U
111 dt)t(d
N)t(e)t(U
111
Ley de Lenz:Ley de Lenz:
El flujo esEl flujo essenoidalsenoidal
TensióTensiónnmáximmáximaa
TensióTensiónn
eficazeficaz
FemFemeficazeficaz
Repitiendo el Repitiendo el proceso para el proceso para el secundariosecundario
mef BSNf,E 11 444 mef BSNf,E 11 444
mef BSNf,E 22 444 mef BSNf,E 22 444
La tensión aplicada La tensión aplicada determina el flujo determina el flujo
máximo de la máximo de la máquinamáquina
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
I0(t)I0(t) I2(t)=0I2(t)=0
e1(t)e1(t) e2(t)e2(t)
(t) (t)TransformadTransformadororen vacíoen vacío
R R devanados=0devanados=0R R devanados=0devanados=0
4.4 Principio de 4.4 Principio de funcionamiento: relación funcionamiento: relación
entre corrientesentre corrientes
4.4 Principio de 4.4 Principio de funcionamiento: relación funcionamiento: relación
entre corrientesentre corrientes
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
I1(t)I1(t) I2(t)I2(t)
(t) (t)
P2P2P1P1 P=0P=0
Considerando que lConsiderando que la a conversión se realiza conversión se realiza
prácticamente sin prácticamente sin pérdidaspérdidas::
PotPotentradaentradaPotenciaPotenciasalsal
idaida
PP1 1 P P22: U: U11*I*I11=U=U22*I*I22PP1 1 P P22: U: U11*I*I11=U=U22*I*I22
Considerando que lConsiderando que la a tensión del tensión del
secundario en carga secundario en carga es la misma que en es la misma que en
vacío:vacío:UU2vacío2vacíoUU2carga2carga
1
2
2
1t I
IUU
r 1
2
2
1t I
IUU
r t2
1
r1
II
t2
1
r1
II
Las Las relaciones de relaciones de tensiones y tensiones y corrientes corrientes
son son INVERSASINVERSASEl transformador no modifica la potencia que se El transformador no modifica la potencia que se
transfiere, tan solo altera la relación entre tensiones transfiere, tan solo altera la relación entre tensiones y corrientesy corrientes
Material delnúcleo magnético
H – i0
B -
Zona de saturación
Zonalineal
t
, U1, i0
U1
Material delnúcleo magnético
H – i0
B -
Zona de saturación
Zonalineal
t
, U1, i0
U1
dt)t(d
N)t(e)t(U
111 dt)t(d
N)t(e)t(U
111
SB SB
lHiN lHiN
CON EL FLUJO Y LA CON EL FLUJO Y LA CURVA BH SE PUEDE CURVA BH SE PUEDE
OBTENER LA OBTENER LA CORRIENTECORRIENTE
CON EL FLUJO Y LA CON EL FLUJO Y LA CURVA BH SE PUEDE CURVA BH SE PUEDE
OBTENER LA OBTENER LA CORRIENTECORRIENTE
4.5 Corriente de vacío I4.5 Corriente de vacío I4.5 Corriente de vacío I4.5 Corriente de vacío I
11111’1’1’1’CORRIENTCORRIENT
E DE E DE
VACÍO VACÍO ii00
CORRIENTCORRIENTE DE E DE
VACÍO VACÍO ii00
1’’1’’1’’1’’
2’=3’2’=3’2’=3’2’=3’ 2222 3333
2’’2’’2’’2’’ 3’’3’’3’’3’’
NONO se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresishistéresis
NONO se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresishistéresis
DEBIDO A LA SATURACIÓN DEBIDO A LA SATURACIÓN DEL MATERIAL LA DEL MATERIAL LA
CORRIENTE QUE ABSORBE CORRIENTE QUE ABSORBE EL TRANSFORMADOR EN EL TRANSFORMADOR EN
VACÍO VACÍO NO ES SENOIDALNO ES SENOIDAL
DEBIDO A LA SATURACIÓN DEBIDO A LA SATURACIÓN DEL MATERIAL LA DEL MATERIAL LA
CORRIENTE QUE ABSORBE CORRIENTE QUE ABSORBE EL TRANSFORMADOR EN EL TRANSFORMADOR EN
VACÍO VACÍO NO ES SENOIDALNO ES SENOIDAL
Material delnúcleo magnético
H – i0
B -
Ciclo dehistéresis
t
, U1, i0
U1
Material delnúcleo magnético
H – i0
B -
Ciclo dehistéresis
t
, U1, i0
U1
4.5 Corriente de vacío II4.5 Corriente de vacío II4.5 Corriente de vacío II4.5 Corriente de vacío II
SÍSÍ se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresishistéresis
SÍSÍ se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresishistéresis
11111’1’1’1’CORRIENTE CORRIENTE
DE VACÍO DE VACÍO
II00
CORRIENTE CORRIENTE DE VACÍO DE VACÍO
II00
1’’1’’1’’1’’
2’2’2’2’ 2222
3333
2’’2’’2’’2’’
3’3’3’3’
3’’3’’3’’3’’
El valor máximo se El valor máximo se mantiene pero la mantiene pero la corriente se desplaza corriente se desplaza hacia el origen.hacia el origen.
El valor máximo se El valor máximo se mantiene pero la mantiene pero la corriente se desplaza corriente se desplaza hacia el origen.hacia el origen.
DEBIDO AL CICLO DE DEBIDO AL CICLO DE HIS-TÉRESIS LA HIS-TÉRESIS LA CORRIENTE ADELANTA CORRIENTE ADELANTA LIGERAMENTE AL FLUJOLIGERAMENTE AL FLUJO
DEBIDO AL CICLO DE DEBIDO AL CICLO DE HIS-TÉRESIS LA HIS-TÉRESIS LA CORRIENTE ADELANTA CORRIENTE ADELANTA LIGERAMENTE AL FLUJOLIGERAMENTE AL FLUJO
DESPLAZAMIENTDESPLAZAMIENTOO
DESPLAZAMIENTDESPLAZAMIENTOO
4.5 Corriente de vacío 4.5 Corriente de vacío III: senoide equivalenteIII: senoide equivalente4.5 Corriente de vacío 4.5 Corriente de vacío
III: senoide equivalenteIII: senoide equivalente
La corriente de vacío La corriente de vacío NONO es senoidal es senoidal
La corriente de vacío La corriente de vacío NONO es senoidal es senoidal
Para trabajar con Para trabajar con fasores es necesario fasores es necesario que sea una senoideque sea una senoide
Para trabajar con Para trabajar con fasores es necesario fasores es necesario que sea una senoideque sea una senoide
Se define una Se define una senoide senoide equivalenteequivalente para los para los
cálculoscálculos
Se define una Se define una senoide senoide equivalenteequivalente para los para los
cálculoscálculosPROPIEDADESPROPIEDADESPROPIEDADESPROPIEDADES
Igual valor eficaz que la corriente real de Igual valor eficaz que la corriente real de vacío: inferior al 10% de la corriente vacío: inferior al 10% de la corriente
nominalnominal
Igual valor eficaz que la corriente real de Igual valor eficaz que la corriente real de vacío: inferior al 10% de la corriente vacío: inferior al 10% de la corriente
nominalnominal
Desfase respecto a la tensión aplicada que cumpla: Desfase respecto a la tensión aplicada que cumpla: UU11*I*I00*Cos*Cos00=Pérdidas hierro=Pérdidas hierro
Desfase respecto a la tensión aplicada que cumpla: Desfase respecto a la tensión aplicada que cumpla: UU11*I*I00*Cos*Cos00=Pérdidas hierro=Pérdidas hierro
4.5 Corriente de vacío IV: 4.5 Corriente de vacío IV: pérdidas y diagrama pérdidas y diagrama
fasorialfasorial
4.5 Corriente de vacío IV: 4.5 Corriente de vacío IV: pérdidas y diagrama pérdidas y diagrama
fasorialfasorialSenoide Senoide equivalenteequivalenteSenoide Senoide equivalenteequivalente
Senoide Senoide equivalentequivalentee
Senoide Senoide equivalentequivalentee
00 CosIUP 00 CosIUP P=pérdidas P=pérdidas por por histéresis histéresis en él en él núcleonúcleo
P=pérdidas P=pérdidas por por histéresis histéresis en él en él núcleonúcleo
U1=-e1
e1
I0
U1=-e1
e1
I0
NONO se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresis:histéresis:NO HAY NO HAY PÉRDIDASPÉRDIDAS
NONO se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresis:histéresis:NO HAY NO HAY PÉRDIDASPÉRDIDAS
I0 0
I
Ife
I0 0
I
Ife
Componente Componente magnetizantmagnetizantee
Componente Componente magnetizantmagnetizantee
Componente Componente de pérdidasde pérdidasComponente Componente de pérdidasde pérdidas
U1=-e1
e1
I0 0
U1=-e1
e1
I0 0
SÍSÍ se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresis:histéresis:HAY PÉRDIDASHAY PÉRDIDAS
SÍSÍ se considera se considera el ciclo de el ciclo de histéresis:histéresis:HAY PÉRDIDASHAY PÉRDIDAS
4.6 Flujo de dispersión4.6 Flujo de dispersión4.6 Flujo de dispersión4.6 Flujo de dispersión
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
I2(t)=0I2(t)=0
(t) (t)
I0(t)I0(t)
Flujo de Flujo de dispersión: se dispersión: se cierra por el airecierra por el aire
Flujo de Flujo de dispersión: se dispersión: se cierra por el airecierra por el aire
Representación Representación simplificada del flujo simplificada del flujo
de dispersión de dispersión (primario)(primario)
Representación Representación simplificada del flujo simplificada del flujo
de dispersión de dispersión (primario)(primario)
En vacío no En vacío no circula corriente circula corriente
por el por el secundario y, secundario y, por tanto, no por tanto, no
produce flujo de produce flujo de dispersióndispersión
En vacío no En vacío no circula corriente circula corriente
por el por el secundario y, secundario y, por tanto, no por tanto, no
produce flujo de produce flujo de dispersióndispersión
En serie En serie con el con el
primario se primario se colocará colocará
una bobina una bobina que será la que será la que genere que genere el flujo de el flujo de dispersióndispersión
En serie En serie con el con el
primario se primario se colocará colocará
una bobina una bobina que será la que será la que genere que genere el flujo de el flujo de dispersióndispersión
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
I2(t)=0I2(t)=0
(t) (t)
I0(t)I0(t)R1R1 Xd1Xd1
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
ResistenciResistenciaa
internainterna
ResistenciResistenciaa
internainterna
e1(t)e1(t)
101d011 eIjXIRU 101d011 eIjXIRU
4.7 Diagrama fasorial del 4.7 Diagrama fasorial del transformador en vacíotransformador en vacío
4.7 Diagrama fasorial del 4.7 Diagrama fasorial del transformador en vacíotransformador en vacío
Los caídas de tensión en RLos caídas de tensión en R11 y X y Xd1d1 son son prácticamente prácticamente despreciablesdespreciables (del orden del (del orden del
0,2 al 6% de U0,2 al 6% de U11))
Los caídas de tensión en RLos caídas de tensión en R11 y X y Xd1d1 son son prácticamente prácticamente despreciablesdespreciables (del orden del (del orden del
0,2 al 6% de U0,2 al 6% de U11))
UU11ee
11
UU11ee
11
U1
e1
I0 0
-e1
R1I0
Xd1I0
U1
e1
I0 0
-e1
R1I0
Xd1I0
Las pérdidas por efecto Joule en Las pérdidas por efecto Joule en RR11 son también muy bajas son también muy bajas
Las pérdidas por efecto Joule en Las pérdidas por efecto Joule en RR11 son también muy bajas son también muy bajas
UU11*I*I00*Cos*Cos0 0 Pérdidas Pérdidas FeFe
UU11*I*I00*Cos*Cos0 0 Pérdidas Pérdidas FeFe
101d011 eIjXIRU 101d011 eIjXIRU
4.8 El transformador en 4.8 El transformador en carga Icarga I
4.8 El transformador en 4.8 El transformador en carga Icarga I
U1(t)U1(t)
(t) (t)
I1(t)I1(t)R1R1 Xd1Xd1
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
ResistenciResistenciaa
internainterna
ResistenciResistenciaa
internainterna
e1(t)e1(t) U2(t)U2(t)
R2R2
ResistenciResistenciaa
internainterna
ResistenciResistenciaa
internainterna
Xd2Xd2
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
I2(t)I2(t)e2(t)e2(t)
Se ha invertido el Se ha invertido el sentido de Isentido de I22(t) para que (t) para que en el diagrama fasorial en el diagrama fasorial II11(t) e I(t) e I22(t) (t) NO NO APAREZCAN APAREZCAN SUPERPUESTASSUPERPUESTAS
Se ha invertido el Se ha invertido el sentido de Isentido de I22(t) para que (t) para que en el diagrama fasorial en el diagrama fasorial II11(t) e I(t) e I22(t) (t) NO NO APAREZCAN APAREZCAN SUPERPUESTASSUPERPUESTAS
El secundario del transformador El secundario del transformador presentará una resistencia interna y presentará una resistencia interna y una reactancia de dispersión como el una reactancia de dispersión como el
primarioprimario Las caídas de tensión Las caídas de tensión EN CARGAEN CARGA en las resistencias y en las resistencias y
reactancias parásitas son muy pequeñas: del 0,2 al 6% de reactancias parásitas son muy pequeñas: del 0,2 al 6% de UU11
+I+I22’(t)’(t)+I+I22’(t)’(t)
4.9 El transformador en 4.9 El transformador en carga IIcarga II
4.9 El transformador en 4.9 El transformador en carga IIcarga II
Al cerrarse el secundario circulará Al cerrarse el secundario circulará por él una corriente Ipor él una corriente I22(t) que creará (t) que creará una nueva fuerza magnetomotriz una nueva fuerza magnetomotriz
NN22*I*I22(t)(t)
Al cerrarse el secundario circulará Al cerrarse el secundario circulará por él una corriente Ipor él una corriente I22(t) que creará (t) que creará una nueva fuerza magnetomotriz una nueva fuerza magnetomotriz
NN22*I*I22(t)(t)
La nueva fmm La nueva fmm NO podráNO podrá alterar el flujo, ya que si así alterar el flujo, ya que si así fuera se modi-ficaría Efuera se modi-ficaría E11 que que
está fijada por Uestá fijada por U1 1
La nueva fmm La nueva fmm NO podráNO podrá alterar el flujo, ya que si así alterar el flujo, ya que si así fuera se modi-ficaría Efuera se modi-ficaría E11 que que
está fijada por Uestá fijada por U1 1
Esto sólo es posible si en el Esto sólo es posible si en el primario aparece una primario aparece una
corriente corriente II22’(t)’(t) que verifique: que verifique:
Esto sólo es posible si en el Esto sólo es posible si en el primario aparece una primario aparece una
corriente corriente II22’(t)’(t) que verifique: que verifique:
2221 IN'IN 2221 IN'IN 01222101 ININ'ININ 01222101 ININ'ININ
trI
INN
'I 22
1
22
trI
INN
'I 22
1
22
Flujo y fmm son Flujo y fmm son iguales que en iguales que en vacío (los fija Uvacío (los fija U11(t))(t))
Flujo y fmm son Flujo y fmm son iguales que en iguales que en vacío (los fija Uvacío (los fija U11(t))(t))
'III 201 'III 201
Nueva corrienteNueva corrienteprimarioprimarioNueva corrienteNueva corrienteprimarioprimario
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
(t) (t)
R1R1Xd1Xd1
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
ResistenciResistenciaa
internainterna
ResistenciResistenciaa
internainterna
e1(t)e1(t)
R2R2
ResistenciResistenciaa
internainterna
ResistenciResistenciaa
internainterna
Xd2Xd2
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
Flujo de Flujo de dispersiódispersió
nn
I2(t)I2(t)e2(t)e2(t)
Las caídas de tensión en RLas caídas de tensión en R1 1 y Xy Xd1d1
son muy pequeñas, son muy pequeñas, por tanto, por tanto, UU11 E E11
Las caídas de tensión en RLas caídas de tensión en R1 1 y Xy Xd1d1
son muy pequeñas, son muy pequeñas, por tanto, por tanto, UU11 E E11
I0(t)I0(t)
ee22ee22
ee11ee11
4.10 Diagrama fasorial 4.10 Diagrama fasorial del transformador en del transformador en
cargacarga
4.10 Diagrama fasorial 4.10 Diagrama fasorial del transformador en del transformador en
cargacarga
11111 djXRIeU 11111 djXRIeU
trI
I'III 20201
trI
I'III 20201
011111 ejXRIU d 011111 ejXRIU d
22222 UjXRIe d 22222 UjXRIe d
22 IZU c 22 IZU c
I2I2
I2’I2’
I0I0
I1I1
-e-e11-e-e11
R1*I1R1*I1
jXd1*I1jXd1*I1
11
U1U1
22
U2U2
Suponiendo carga Suponiendo carga
inductiva: Zc=Zc inductiva: Zc=Zc 22 I I22
estará retrasada respecto estará retrasada respecto
de ede e2 2 un ángulo un ángulo ::
Suponiendo carga Suponiendo carga
inductiva: Zc=Zc inductiva: Zc=Zc 22 I I22
estará retrasada respecto estará retrasada respecto
de ede e2 2 un ángulo un ángulo ::
22
22
CosZRXSenZ
atgc
dc
22
22
CosZRXSenZ
atgc
dc
UU22 estará estará
adelantada adelantada
un ángulo un ángulo 22
respecto a respecto a II22
UU22 estará estará
adelantada adelantada
un ángulo un ángulo 22
respecto a respecto a II22Las caídas Las caídas
de tensión de tensión
en en RR11 y y XXd1d1
están están
aumentadas. aumentadas.
En la En la
práctica son práctica son
casi casi
despreciabledespreciable
ss
Las caídas Las caídas
de tensión de tensión
en en RR11 y y XXd1d1
están están
aumentadas. aumentadas.
En la En la
práctica son práctica son
casi casi
despreciabledespreciable
ssLas caídas Las caídas
de tensión de tensión
en en RR22 y y XXd2d2
también son también son
casi nulascasi nulas
Las caídas Las caídas
de tensión de tensión
en en RR22 y y XXd2d2
también son también son
casi nulascasi nulas
4.11 Reducción del 4.11 Reducción del secundario al primariosecundario al primario
4.11 Reducción del 4.11 Reducción del secundario al primariosecundario al primario
222 IUS 222 IUS 'S'I'Ur'Ir
'US t
t2222
22 'S'I'Ur'I
r'U
S tt
22222
2
Si la relación de transformación es Si la relación de transformación es elevada existe una diferencia importante elevada existe una diferencia importante
entre las magnitudes primarias y entre las magnitudes primarias y secundarias. La representación vectorial secundarias. La representación vectorial
se complicase complica
El problema se El problema se resuel-ve mediante resuel-ve mediante
la reduc-ción del la reduc-ción del secundario al secundario al primarioprimario
Magnitudes reducidas Magnitudes reducidas
al primarioal primario
Magnitudes reducidas Magnitudes reducidas
al primarioal primarioImpedancia cualquiera Impedancia cualquiera en el secundarioen el secundarioImpedancia cualquiera Impedancia cualquiera en el secundarioen el secundario
Se mantiene la potencia aparente, la potencia Se mantiene la potencia aparente, la potencia activa y reactiva, los ángulos, las pérdidas y el activa y reactiva, los ángulos, las pérdidas y el
rendimientorendimiento
2222
2
2
2
2
22
11
ttt
t
r'Z
r'I'U
r'Ir
'U
IU
Z
2222
2
2
2
2
22
11
ttt
t
r'Z
r'I'U
r'Ir
'U
IU
Z
222 trZ'Z 222 trZ'Z
tre'e 22 tre'e 22
trU'U 22 trU'U 22
tRR rU'U 22 tRR rU'U 22
tXX rU'U 22 tXX rU'U 22
trI
'I 22
trI
'I 22
4.12 Circuito equivalente 4.12 Circuito equivalente II
4.12 Circuito equivalente 4.12 Circuito equivalente II
I0 0
I
Ife
I0 0
I
Ife
Componente Componente magnetizantmagnetizantee
Componente Componente magnetizantmagnetizantee
Componente Componente de pérdidasde pérdidasComponente Componente de pérdidasde pérdidas
XX
II
RfeRfe
IfeIfe
I0I0
El núcleo tiene El núcleo tiene pérdidas que se pérdidas que se
reflejan en la reflejan en la aparición de las dos aparición de las dos componentes de la componentes de la
corriente de vacíocorriente de vacío
Este efecto puede Este efecto puede emularse mediante una emularse mediante una
resistencia y una resistencia y una reactancia en paraleloreactancia en paralelo
rtrt
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
(t) (t)
R1R1 Xd1Xd1
e1(t)e1(t)
R2R2Xd2Xd2
I2(t)I2(t)e2(t)e2(t)
I1(t)I1(t)
4.12 Circuito equivalente 4.12 Circuito equivalente IIII
4.12 Circuito equivalente 4.12 Circuito equivalente IIII
Núcleo sin Núcleo sin pérdidas: pérdidas:
transformador transformador idealideal
Núcleo sin Núcleo sin pérdidas: pérdidas:
transformador transformador idealideal
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
(t) (t)
R1R1 Xd1Xd1
e1(t)e1(t)
R2R2Xd2Xd2
I2(t)I2(t)e2(t)e2(t)
I1(t)I1(t)
RfeRfe XX
rtrt
Reducción del Reducción del secun-dario al secun-dario al primarioprimario
Reducción del Reducción del secun-dario al secun-dario al primarioprimario
El transformador El transformador obtenido después de obtenido después de reducir al primario es reducir al primario es
de: de: rrtt=1: =1: ee22’=e’=e22*r*rtt=e=e11
U2’(t)U2’(t)
U1(t)U1(t)
(t) (t)
R1R1 Xd1Xd1
e1(t)e1(t)
R2’R2’Xd2’Xd2’
I2’(t)I2’(t)e2’(t)e2’(t)
I1(t)I1(t)
RfeRfe XX
11tre'e 22 tre'e 22 trU'U 22 trU'U 22
trI
'I 22
trI
'I 22
222 tdd rX'X 222 tdd rX'X 2
22 trR'R 222 trR'R
4.13 Circuito equivalente 4.13 Circuito equivalente IIIIII
4.13 Circuito equivalente 4.13 Circuito equivalente IIIIIIComo el transformador de Como el transformador de 33 es es
de relación unidad y no tiene de relación unidad y no tiene pérdidas se puede eliminar, pérdidas se puede eliminar, conectando el resto de los conectando el resto de los elementos del circuito elementos del circuito
Xd1Xd1
U2’(t)U2’(t)
U1(t)U1(t)
R1R1 R2’R2’Xd2’Xd2’
I2’(t)I2’(t)
I1(t)I1(t)
XX
II
RfeRfe
IfeIfe
I0I0
Circuito equivalente de Circuito equivalente de un transformador realun transformador real
Circuito equivalente de Circuito equivalente de un transformador realun transformador real
El circuito equivalente El circuito equivalente permite calcular todas permite calcular todas las variables incluidas las variables incluidas
pérdidas y rendimientopérdidas y rendimiento
Los elementos del Los elementos del circuito circuito
equivalente se equivalente se obtienen obtienen mediante mediante
ensayos ensayos normalizadosnormalizados
Una vez resuelto el Una vez resuelto el circuito equivalente los circuito equivalente los
valores reales se calculan valores reales se calculan deshaciendo la reducción deshaciendo la reducción
al primarioal primario
4.14 Ensayos del 4.14 Ensayos del trasformador: obtención trasformador: obtención del circuito equivalentedel circuito equivalente
4.14 Ensayos del 4.14 Ensayos del trasformador: obtención trasformador: obtención del circuito equivalentedel circuito equivalente
En ambos ensayos se miden tensiones, corrientes En ambos ensayos se miden tensiones, corrientes y potencias. A partir del resultado de las y potencias. A partir del resultado de las
mediciones es posible estimar las pérdidas y mediciones es posible estimar las pérdidas y reconstruir el circuito equivalente con todos sus reconstruir el circuito equivalente con todos sus
elementoselementos
Existen dos ensayos normalizados Existen dos ensayos normalizados que permiten obtener las caídas que permiten obtener las caídas
de tensión, pérdidas y parámetros de tensión, pérdidas y parámetros del circuito equivalente del del circuito equivalente del
transformadortransformador
Ensayo de Ensayo de vacíovacío
Ensayo de Ensayo de cortocircuitocortocircuito
4.14.1 Ensayo del 4.14.1 Ensayo del transformador en vacíotransformador en vacío
4.14.1 Ensayo del 4.14.1 Ensayo del transformador en vacíotransformador en vacío
U2(t)U2(t)U1(t)U1(t)
I2(t)=0I2(t)=0
(t) (t)
I0(t)I0(t)A WW
Secundario Secundario en circuito en circuito abiertoabierto
Secundario Secundario en circuito en circuito abiertoabierto
Tensión y Tensión y frecuencifrecuencia a nominalnominal
Tensión y Tensión y frecuencifrecuencia a nominalnominal
Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:
Resultados ensayo:Resultados ensayo:Resultados ensayo:Resultados ensayo:
Pérdidas en el Pérdidas en el hierrohierroPérdidas en el Pérdidas en el hierrohierro WW
Corriente de vacíoCorriente de vacíoCorriente de vacíoCorriente de vacío A Parámetros Parámetros circuitocircuitoParámetros Parámetros circuitocircuito
RRfefe, , XXRRfefe, , XX
4.14.2 Ensayo de 4.14.2 Ensayo de cortocircuitocortocircuito
4.14.2 Ensayo de 4.14.2 Ensayo de cortocircuitocortocircuito
U2(t)=0U2(t)=0
Secundario Secundario en en cortocircuitocortocircuito
Secundario Secundario en en cortocircuitocortocircuito
Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:Condiciones Condiciones ensayo:ensayo:
Ucc(t)Ucc(t)
I2n(t)I2n(t)
(t) (t)
I1n(t)I1n(t)A WW
Tensión Tensión primario primario
muy muy reducidareducida
Tensión Tensión primario primario
muy muy reducidareducidaCorriente Corriente
nominal Inominal I1n, 1n,
II2n2n
Corriente Corriente nominal Inominal I1n, 1n,
II2n2n
Resultados ensayo:Resultados ensayo:Resultados ensayo:Resultados ensayo:
Pérdidas en el Pérdidas en el cobrecobrePérdidas en el Pérdidas en el cobrecobre
WW Parámetros Parámetros circuitocircuitoParámetros Parámetros circuitocircuito RRcccc=R=R11+R+R22’ ’
RRcccc=R=R11+R+R22’ ’ XXcccc=X=X11+X+X22’ ’ XXcccc=X=X11+X+X22’ ’
Al ser la tensión del ensayo muy baja habrá muy poco flujo y, por Al ser la tensión del ensayo muy baja habrá muy poco flujo y, por tanto, las pérdidas en el hierro serán despreciables (Ptanto, las pérdidas en el hierro serán despreciables (Pfefe=kB=kBmm
22))
Al ser la tensión del ensayo muy baja habrá muy poco flujo y, por Al ser la tensión del ensayo muy baja habrá muy poco flujo y, por tanto, las pérdidas en el hierro serán despreciables (Ptanto, las pérdidas en el hierro serán despreciables (Pfefe=kB=kBmm
22))
4.15 El transformador en 4.15 El transformador en el ensayo de cortocircuito el ensayo de cortocircuito
II
4.15 El transformador en 4.15 El transformador en el ensayo de cortocircuito el ensayo de cortocircuito
II
Ucc(t)Ucc(t)
R1R1 Xd1Xd1 R2’R2’Xd2’Xd2’
I2’(t)I2’(t)
I1n(t)I1n(t)
XX
II
RfeRfe
IfeIfe
I0I0
Ucc(t)Ucc(t)
RCCRCC XccXccI1n(t)=I2’(t)I1n(t)=I2’(t)
RCC=R1+R2’RCC=R1+R2’
XCC=X1+X2
’XCC=X1+X2
’
Al estar el Al estar el secundario en secundario en
cortocircuito cortocircuito se se puede despreciar puede despreciar
la rama en la rama en paraleloparalelo
Al ser el Al ser el flujo muy flujo muy
bajo bajo respecto al respecto al nominalnominal II00
es es despreciabldespreciabl
ee
4.15 El transformador en 4.15 El transformador en el ensayo de cortocircuito el ensayo de cortocircuito
IIII
4.15 El transformador en 4.15 El transformador en el ensayo de cortocircuito el ensayo de cortocircuito
IIIIncc
cccc IU
PCos
1
ncc
cccc IU
PCos
1
ccccRcc CosUU ccccRcc CosUU
ccccXcc SenUU ccccXcc SenUU
ncccc IZU 1 ncccc IZU 1
Ucc(t)Ucc(t)
RCCRCC XccXccI1n(t)=I2’(t)I1n(t)=I2’(t)
RCC=R1+R2
’RCC=R1+R2
’XCC=X1+X2
’XCC=X1+X2
’
nccncccc IjXIRU 11 nccncccc IjXIRU 11
I1=I2’I1=I2’
UUcccc UUcccc
CCCCCCCC
UURccRcc UURccRcc
UUXccXcc
Diagrama fasorialDiagrama fasorialDiagrama fasorialDiagrama fasorial
n
ccncc S
ZI
21
n
ccncc S
ZI
21
Para un Para un trafo de trafo de potencia potencia
aparente Saparente Snn
Para un Para un trafo de trafo de potencia potencia
aparente Saparente Snn
PPCCCC son las pérdidas totales en el son las pérdidas totales en el Cu Cu
Las de Fe son despreciables en Las de Fe son despreciables en corto corto
PPCCCC son las pérdidas totales en el son las pérdidas totales en el Cu Cu
Las de Fe son despreciables en Las de Fe son despreciables en corto corto
n
ccn
n
cccc U
ZIUU
1
1
1
n
ccn
n
cccc U
ZIUU
1
1
1
n
ccn
n
RccRcc U
RIUU
1
1
1
n
ccn
n
RccRcc U
RIUU
1
1
1
n
ccn
n
XccXcc U
XIUU
1
1
1
n
ccn
n
XccXcc U
XIUU
1
1
1
RccXcc RccXcc Tensiones relativas de Tensiones relativas de
cortocircuito: se cortocircuito: se expresan expresan
porcentualmenteporcentualmente
Tensiones relativas de Tensiones relativas de cortocircuito: se cortocircuito: se
expresan expresan porcentualmenteporcentualmente
%%cc 105 %%cc 105
4.16 Caídas de tensión en 4.16 Caídas de tensión en un transformador en un transformador en
carga Icarga I
4.16 Caídas de tensión en 4.16 Caídas de tensión en un transformador en un transformador en
carga Icarga I
n
Cn(%)c U
UU
2
22
n
Cn(%)c U
UU
2
22
Un transformador Un transformador alimentado con la alimentado con la
tensión nominal tensión nominal UU1n1n
dará en el dará en el secundario en vacío secundario en vacío
la tensión la tensión UU2n2n
Un transformador Un transformador alimentado con la alimentado con la
tensión nominal tensión nominal UU1n1n
dará en el dará en el secundario en vacío secundario en vacío
la tensión la tensión UU2n2n
Cn UUU 222 Cn UUU 222 Caída de Caída de tensióntensiónCaída de Caída de tensióntensión
Normalmente Normalmente se expresa en se expresa en
%%
Normalmente Normalmente se expresa en se expresa en
%%
Se puede referir a primario Se puede referir a primario o secundario (sólo hay que o secundario (sólo hay que
multiplicar por rmultiplicar por rtt))
Se puede referir a primario Se puede referir a primario o secundario (sólo hay que o secundario (sólo hay que
multiplicar por rmultiplicar por rtt))
n
Cn(%)c U
'UU
1
21
n
Cn(%)c U
'UU
1
21
Para hacer el Para hacer el análisis fasorial se análisis fasorial se puede eliminar la puede eliminar la rama en paralelo rama en paralelo
(I(I00<<I<<I22))
Para hacer el Para hacer el análisis fasorial se análisis fasorial se puede eliminar la puede eliminar la rama en paralelo rama en paralelo
(I(I00<<I<<I22))
LAS CAÍDAS DE LAS CAÍDAS DE TENSIÓN DEPENDEN DE TENSIÓN DEPENDEN DE
LA CARGALA CARGA
LAS CAÍDAS DE LAS CAÍDAS DE TENSIÓN DEPENDEN DE TENSIÓN DEPENDEN DE
LA CARGALA CARGA
U1n(t)U1n(t)
RCCRCC XccXccI1(t)I2’(t)I1(t)I2’(t)
ZLZLCarga Próxima la Carga Próxima la
nominalnominalCarga Próxima la Carga Próxima la
nominalnominal
Cuando trabaje en Cuando trabaje en carga, se producirán carga, se producirán caídas de tensión. En caídas de tensión. En
el secundario el secundario
aparece aparece UU2c2c
Cuando trabaje en Cuando trabaje en carga, se producirán carga, se producirán caídas de tensión. En caídas de tensión. En
el secundario el secundario
aparece aparece UU2c2c
La simplificación La simplificación es válida sólo si es válida sólo si
la carga es la carga es próxima a la próxima a la
nominalnominal
La simplificación La simplificación es válida sólo si es válida sólo si
la carga es la carga es próxima a la próxima a la
nominalnominal
4.16 Caídas de tensión en 4.16 Caídas de tensión en un transformador en un transformador en
carga IIcarga II
4.16 Caídas de tensión en 4.16 Caídas de tensión en un transformador en un transformador en
carga IIcarga II
n
Cn(%)c U
'UU
1
21
n
Cn(%)c U
'UU
1
21
n(%)c U
CDBCAB
1
n(%)c U
CDBCAB
1
RCCRCC XccXcc
U1n(t)U1n(t)
I1(t)I2’(t)I1(t)I2’(t)
Z2LZ2LCarga < carga Carga < carga nominalnominalCarga < carga Carga < carga nominalnominal
SenU
IXCos
UIR
n
cc
n
cc(%)c
1
1
1
1 SenU
IXCos
UIR
n
cc
n
cc(%)c
1
1
1
1
nn II
II
C2
2
1
1 nn I
III
C2
2
1
1
UU1n1n UU1n1n
OO
I1=I2’I1=I2’
UU2c2c’’ UU2c2c’’
UURccRcc UURccRcc
UUXccXcc UUXccXcc
AA
CC DD
BBUUxccxcc y U y URccRcc
Están Están ampliadosampliados
UUxccxcc y U y URccRcc
Están Están ampliadosampliados
Se define el índice de Se define el índice de carga C de un carga C de un transformadortransformador
desprecia se CD desprecia se CD
CosIRAB cc 1 CosIRAB cc 1
SenIRAB cc 1 SenIRAB cc 1
4.16 Caídas de tensión en 4.16 Caídas de tensión en un transformador en un transformador en
carga IIIcarga III
4.16 Caídas de tensión en 4.16 Caídas de tensión en un transformador en un transformador en
carga IIIcarga III Sen
UIX
CosU
IR
n
cc
n
cc(%)c
1
1
1
1 SenU
IXCos
UIR
n
cc
n
cc(%)c
1
1
1
1 Multiplicando Multiplicando por:por:Multiplicando Multiplicando por:por:
n
n
II
1
1
n
n
II
1
1
SenII
UIX
CosII
UIR
n
n
n
cc
n
n
n
cc(%)c
1
1
1
1
1
1
1
1 SenII
UIX
CosII
UIR
n
n
n
cc
n
n
n
cc(%)c
1
1
1
1
1
1
1
1
CCCCRCCRCCRCCRCC
SenCosC XCCRCC(%)c SenCosC XCCRCC(%)c EFECTO EFECTO FERRANTFERRANTII
EFECTO EFECTO FERRANTFERRANTII
ncncc UU U'U ser puede Sen 0 Si 221200 ncncc UU U'U ser puede Sen 0 Si 221200
4.17 Efecto Ferranti4.17 Efecto Ferranti4.17 Efecto Ferranti4.17 Efecto Ferranti
UU1n1n UU1n1n
I1n=I2n’I1n=I2n’
UU2c2c’’ UU2c2c’’
UURccRcc UURccRcc
UUXccXcc UUXccXcc
UU1n1n UU1n1n
I1n=I2n’I1n=I2n’
UU2c2c’’ UU2c2c’’
UURccRcc UURccRcc
UUXccXcc UUXccXcc
Carga Carga inductiva inductiva ((>0)>0)
Carga Carga inductiva inductiva ((>0)>0)
Carga Carga capacitiva capacitiva ((<0)<0)
Carga Carga capacitiva capacitiva ((<0)<0)
La tensión La tensión del del
secundario secundario puede ser > puede ser > en carga que en carga que en vacíoen vacío
Con carga Con carga
capacitiva capacitiva cc puede puede
ser negativa y la ser negativa y la tensión en carga > tensión en carga >
que en vacíoque en vacío
4.18 Rendimiento del 4.18 Rendimiento del transformador transformador
4.18 Rendimiento del 4.18 Rendimiento del transformador transformador
1
2
PP
PP
absorbida
cedida 1
2
PP
PP
absorbida
cedida cufe PPPP 21 cufe PPPP 21
cufe PPPP
2
2
cufe PPPP
2
2
nn II
II
C2
2
1
1 nn I
III
C2
2
1
1
2022
222
022
22
CPPCosIUC
CosIUC
CPPCosIU
CosIU
ccn
n
cc
2
022
222
022
22
CPPCosIUC
CosIUC
CPPCosIU
CosIU
ccn
n
cc
2221
21
222
211 CPCIRIR'I'RIRP ccncccccu 222
12
12
222
11 CPCIRIR'I'RIRP ccncccccu
n
Cn(%)c U
UU
2
22
n
Cn(%)c U
UU
2
22 ncc UU 22 1 ncc UU 22 1
2
02
022
22
1
1
1
1
CPPCosSCCosSC
CPPCosIUCCosIUC
ccnc
nc
ccnnc
nnc
20
2022
22
1
1
1
1
CPPCosSCCosSC
CPPCosIUCCosIUC
ccnc
nc
ccnnc
nnc
Ensayo de vacíoEnsayo de vacíoEnsayo de vacíoEnsayo de vacío
EL EL TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR TRABAJA CON UN TRABAJA CON UN ÍNDICE DE CARGA ÍNDICE DE CARGA C C
EL EL TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR TRABAJA CON UN TRABAJA CON UN ÍNDICE DE CARGA ÍNDICE DE CARGA C C
4.19 Influencia del índice de 4.19 Influencia del índice de carga y del coscarga y del cos en el en el
rendimientorendimiento
4.19 Influencia del índice de 4.19 Influencia del índice de carga y del coscarga y del cos en el en el
rendimientorendimiento
CCCosCos
CmaxCmax
2
01
1
CPPCosSC
CosSC
ccnc
nc
201
1
CPPCosSC
CosSC
ccnc
nc
20 CPPCosSC
CosSC
ccn
n
20 CPPCosSC
CosSC
ccn
n
DespreciandDespreciando la caída de o la caída de tensióntensión
DespreciandDespreciando la caída de o la caída de tensióntensión
CosK
SC
SC
n
n
CosK
SC
SC
n
n
Cos Cos
iablevarCos cteC iablevarCos cteC
CPCP
CosS
CosS
ccn
n
0 CPCP
CosS
CosS
ccn
n
0mín. CP
CP
simax cc 0 mín. CPCP
simax cc 0
Derivando Derivando respecto a C respecto a C e igualando e igualando
a 0a 0
Derivando Derivando respecto a C respecto a C e igualando e igualando
a 0a 0 cc
max PP
C 0cc
max PP
C 0
C= variableC= variable
CosCos= Cte= Cte
C= variableC= variable
CosCos= Cte= Cte
4.18 Corriente de 4.18 Corriente de cortocircuitocortocircuito
4.18 Corriente de 4.18 Corriente de cortocircuitocortocircuito
RCCRCC XccXcc
UccUcc
I1nI2n’I1nI2n’
Ensayo de Ensayo de cortocircuitocortocircuito Ensayo de Ensayo de cortocircuitocortocircuito
RCCRCC XccXcc
U1nU1n
ICCICC
FalloFallo FalloFallo
ZZcccc
ZZcccc
ZZcccc
ZZcccc
La La impedanciaimpedanciaes la mismaes la misma
La La impedanciaimpedanciaes la mismaes la misma
n
cccc I
UZ
1
n
cccc I
UZ
1
cc
ncc I
UZ 1
cc
ncc I
UZ 1
ncc
ncc
ncc II
UU
I 111 1
ncc
ncc
ncc II
UU
I 111 1
Para los valores habituales de Para los valores habituales de cccc (5-10%) se (5-10%) se
obtienen corrientes de cortocircuito de 10 a 20 obtienen corrientes de cortocircuito de 10 a 20 veces > que veces > que II1n1n
Para los valores habituales de Para los valores habituales de cccc (5-10%) se (5-10%) se
obtienen corrientes de cortocircuito de 10 a 20 obtienen corrientes de cortocircuito de 10 a 20 veces > que veces > que II1n1n
La forma más elemental de La forma más elemental de transformar un sistema trifásico transformar un sistema trifásico consiste en transformar cada una consiste en transformar cada una de las tensiones de fase mediante de las tensiones de fase mediante
un trafo monofásico.un trafo monofásico.
R
S
T
N N1 N1 N1
R’
S’
T’
N’ N2 N2 N2
R
S
T
N N1 N1 N1
R’
S’
T’
N’ N2 N2 N2
Banco trifásico de Banco trifásico de transformadores monofásicostransformadores monofásicosBanco trifásico de Banco trifásico de transformadores monofásicostransformadores monofásicos
4.19 Trafos trifásicos I4.19 Trafos trifásicos I4.19 Trafos trifásicos I4.19 Trafos trifásicos I
0321 EEE 0321 EEE
0321 0321
Primarios y secundarios estarían Primarios y secundarios estarían conectados en estrella. Puede haber conectados en estrella. Puede haber
neutro o no.neutro o no.
Primarios y secundarios estarían Primarios y secundarios estarían conectados en estrella. Puede haber conectados en estrella. Puede haber
neutro o no.neutro o no.
R
S
T
N
N1
N1
N1
R’
S’
T’
N’
N2
N2
N2
R
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N
N1
N1
N1
R’
S’
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N’
N2
N2
N2
3
-E1U1
-E2U2
-E3U3
1
2
3
-E1U1
-E2U2
-E3U3
1
2
Devanado Devanado con Ncon N11 espiras espiras
Devanado Devanado con Ncon N11 espiras espiras
Devanado Devanado con Ncon N22 espiras espiras
Devanado Devanado con Ncon N22 espiras espiras
AislanteAislanteAislanteAislante
3 transformadores 3 transformadores monofásicosmonofásicos3 transformadores 3 transformadores monofásicosmonofásicos
1111
2222
3333
1111 2222 3333
Estructura básica de Estructura básica de un transformador un transformador
trifásicotrifásico
Estructura básica de Estructura básica de un transformador un transformador
trifásicotrifásico
1111
2222
3333
=0=0=0=0
Se puede Se puede suprimirsuprimir
la columna la columna centralcentral
Se puede Se puede suprimirsuprimir
la columna la columna centralcentral
La suma de los tres La suma de los tres flujos es 0: se pueden flujos es 0: se pueden
unir todas las unir todas las columnas en unacolumnas en una columna centralcolumna central
La suma de los tres La suma de los tres flujos es 0: se pueden flujos es 0: se pueden
unir todas las unir todas las columnas en unacolumnas en una columna centralcolumna central
Eliminando la Eliminando la columna central columna central
se ahorra se ahorra material y peso material y peso
del trans-del trans-formadorformador
Eliminando la Eliminando la columna central columna central
se ahorra se ahorra material y peso material y peso
del trans-del trans-formadorformador
4.19 Trafos trifásicos II4.19 Trafos trifásicos II4.19 Trafos trifásicos II4.19 Trafos trifásicos II
1111 2222 3333
Transformador Transformador trifásico de 3 trifásico de 3
columnascolumnas
Transformador Transformador trifásico de 3 trifásico de 3
columnascolumnas
4.19 Trafos trifásicos III4.19 Trafos trifásicos III4.19 Trafos trifásicos III4.19 Trafos trifásicos III
Si el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente Si el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente equilibrado su análisis se puede reducir al de una fase (las otras son = equilibrado su análisis se puede reducir al de una fase (las otras son =
desfasadas 120º y 240º)desfasadas 120º y 240º)El circuito equivalente que se utiliza es el mismo, con la tensión El circuito equivalente que se utiliza es el mismo, con la tensión de fase y la corriente de línea (equivalente a conexión estrella – de fase y la corriente de línea (equivalente a conexión estrella –
estrella)estrella)
En un transformador con tres En un transformador con tres columnas existe una pequeña columnas existe una pequeña asimetría del circui-to magnético: el asimetría del circui-to magnético: el flujo de la columna cen-tral tiene un flujo de la columna cen-tral tiene un recorrido más corto y, por tanto, de recorrido más corto y, por tanto, de menor reluctancia.menor reluctancia.
En un transformador con tres En un transformador con tres columnas existe una pequeña columnas existe una pequeña asimetría del circui-to magnético: el asimetría del circui-to magnético: el flujo de la columna cen-tral tiene un flujo de la columna cen-tral tiene un recorrido más corto y, por tanto, de recorrido más corto y, por tanto, de menor reluctancia.menor reluctancia.La corriente de magnetización de La corriente de magnetización de esa fase será ligeramente menor.esa fase será ligeramente menor.La corriente de magnetización de La corriente de magnetización de esa fase será ligeramente menor.esa fase será ligeramente menor.
Transformador trifásico Transformador trifásico núcleo acorazado (5 núcleo acorazado (5
columnas)columnas)
Transformador trifásico Transformador trifásico núcleo acorazado (5 núcleo acorazado (5
columnas)columnas)
1111 2222 3333
Las dos columnas laterales sirven Las dos columnas laterales sirven como camino adicional al flujo. De como camino adicional al flujo. De este modo, es posible reducir la este modo, es posible reducir la sección y, por tanto, la altura de sección y, por tanto, la altura de
la culatala culata
4.20 Conexiones en 4.20 Conexiones en transformadores trifásicos Itransformadores trifásicos I
4.20 Conexiones en 4.20 Conexiones en transformadores trifásicos Itransformadores trifásicos I
R
S
T
N
N1
N1
N1
R’
S’
T’
N’
N2
N2
N2
R
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N1
N1
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N2
N2
N2
RRRR SSSS TTTT
NN11NN11 NN11NN11 NN11NN11
NN22NN22 NN22NN22 NN22NN22
Conexión estrella – estrella: YyConexión estrella – estrella: YyConexión estrella – estrella: YyConexión estrella – estrella: Yy
N1
N1 N1
T
S
R
N2
N2 N2
T’
S’
R’
N1
N1 N1
T
S
R
N2
N2 N2
T’
S’
R’ R’R’R’R’ S’S’S’S’ T´T´T´T´
RRRR SSSS TTTT
R’R’R’R’ S’S’S’S’ T´T´T´T´
NN11NN11 NN11NN11 NN11NN11
NN22NN22 NN22NN22 NN22NN22
Conexión triángulo – triángulo: DdConexión triángulo – triángulo: DdConexión triángulo – triángulo: DdConexión triángulo – triángulo: Dd
4.20 Conexiones en 4.20 Conexiones en transformadores trifásicos IItransformadores trifásicos II
4.20 Conexiones en 4.20 Conexiones en transformadores trifásicos IItransformadores trifásicos II
RRRR SSSS TTTT
R’R’R’R’ S’S’S’S’ T´T´T´T´
R
S
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N1
N1
N1 N2
N2 N2
T’
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R’ R
S
T
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N1
N1
N1 N2
N2 N2
T’
S’
R’
Conexión estrella – triángulo: YdConexión estrella – triángulo: YdConexión estrella – triángulo: YdConexión estrella – triángulo: Yd
La conexión Yy plantea problemas debidos a la circulación de La conexión Yy plantea problemas debidos a la circulación de corrientes homopolares (causadas por los armónicos de la corrientes homopolares (causadas por los armónicos de la corriente de vacío) por el neutro. En condiciones de carga corriente de vacío) por el neutro. En condiciones de carga
desequilibrada entre fase y neutro desequilibrada entre fase y neutro aparecen sobretensionesaparecen sobretensiones
La conexión Yy plantea problemas debidos a la circulación de La conexión Yy plantea problemas debidos a la circulación de corrientes homopolares (causadas por los armónicos de la corrientes homopolares (causadas por los armónicos de la corriente de vacío) por el neutro. En condiciones de carga corriente de vacío) por el neutro. En condiciones de carga
desequilibrada entre fase y neutro desequilibrada entre fase y neutro aparecen sobretensionesaparecen sobretensiones
Cuando uno de los devanados está conectado en triángulo los flujos Cuando uno de los devanados está conectado en triángulo los flujos homopolares se anulan y los inconvenientes anteriores homopolares se anulan y los inconvenientes anteriores
desaparecen. El único problema es desaparecen. El único problema es la no disponibilidad del neutrola no disponibilidad del neutro en uno de los devanados en uno de los devanados
Cuando uno de los devanados está conectado en triángulo los flujos Cuando uno de los devanados está conectado en triángulo los flujos homopolares se anulan y los inconvenientes anteriores homopolares se anulan y los inconvenientes anteriores
desaparecen. El único problema es desaparecen. El único problema es la no disponibilidad del neutrola no disponibilidad del neutro en uno de los devanados en uno de los devanados
4.20 Conexiones en trafos 4.20 Conexiones en trafos trifásicos IIItrifásicos III
4.20 Conexiones en trafos 4.20 Conexiones en trafos trifásicos IIItrifásicos III
Si se quiere Si se quiere disponer de neutro disponer de neutro
en primario y en primario y secundario y no secundario y no
tener problemas de tener problemas de flujos homopolares flujos homopolares
o en carga o en carga desequilibrada se desequilibrada se utiliza la conexión utiliza la conexión estrella – zigzag: estrella – zigzag:
YzYz
Si se quiere Si se quiere disponer de neutro disponer de neutro
en primario y en primario y secundario y no secundario y no
tener problemas de tener problemas de flujos homopolares flujos homopolares
o en carga o en carga desequilibrada se desequilibrada se utiliza la conexión utiliza la conexión estrella – zigzag: estrella – zigzag:
YzYzEl secundario consta de dos semidevanados con igual número de El secundario consta de dos semidevanados con igual número de espiras. La tensión secundaria de cada fase se obtiene como la suma espiras. La tensión secundaria de cada fase se obtiene como la suma
de las tensiones inducidas en dos semidevanados situados en de las tensiones inducidas en dos semidevanados situados en columnas diferentescolumnas diferentes
Los efectos producidos por los flujos homopolares se compensan Los efectos producidos por los flujos homopolares se compensan sobre los dos semidevanados no influyendo en el funcionamiento del sobre los dos semidevanados no influyendo en el funcionamiento del
transformadortransformador
N1
N1
N2/2
N2/2
N2/2
N2/2
N2/2
N2/2
S S’
T T’ VT
R R’ VR
VS N1
s
t
r
Vt2
Vt1 Vs2
Vr2 Vs1
Vr1
N1
N1
N2/2
N2/2
N2/2
N2/2
N2/2
N2/2
S S’
T T’ VT
R R’ VR
VS N1
s
t
r
Vt2
Vt1 Vs2
Vr2 Vs1
Vr1
4.21 Índices horarios I4.21 Índices horarios I4.21 Índices horarios I4.21 Índices horarios I
La existencia de La existencia de
conexiones conexiones YdYd e e YzYz provoca la aparición provoca la aparición de desfases entre las de desfases entre las
tensiones del tensiones del primario y del primario y del
secundariosecundario
La existencia de La existencia de
conexiones conexiones YdYd e e YzYz provoca la aparición provoca la aparición de desfases entre las de desfases entre las
tensiones del tensiones del primario y del primario y del
secundariosecundario
Los terminales de Los terminales de igual polaridad son igual polaridad son
los que los que simultáneamente, simultáneamente, debido a un flujo debido a un flujo
común, presentan común, presentan la misma tensiónla misma tensión
Los terminales de Los terminales de igual polaridad son igual polaridad son
los que los que simultáneamente, simultáneamente, debido a un flujo debido a un flujo
común, presentan común, presentan la misma tensiónla misma tensión
N1
N1
S S’
T T’ VT
R R’ VR
VS N1
N2
N2
s s’
t t’ Vt
r r’ Vr
Vs N2
N1
N1
S S’
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VS N1
N2
N2
s s’
t t’ Vt
r r’ Vr
Vs N2
VR
VS VT
Vr
Vs Vt
VR
VS VT
Vr
Vs Vt
Con esta Con esta conexión el conexión el desfase es 0desfase es 0
Con esta Con esta conexión el conexión el desfase es 0desfase es 0
4.21 Índices horarios II4.21 Índices horarios II4.21 Índices horarios II4.21 Índices horarios IIEl desfase se expresa en El desfase se expresa en múltiplos de 30º, lo que múltiplos de 30º, lo que
equivale a expresar la hora equivale a expresar la hora que marcarían el fasor de que marcarían el fasor de tensión de la fase R del tensión de la fase R del primario (situado en las primario (situado en las 12h) y el del secundario12h) y el del secundario
El desfase se expresa en El desfase se expresa en múltiplos de 30º, lo que múltiplos de 30º, lo que
equivale a expresar la hora equivale a expresar la hora que marcarían el fasor de que marcarían el fasor de tensión de la fase R del tensión de la fase R del primario (situado en las primario (situado en las 12h) y el del secundario12h) y el del secundario
VR
VS VT
Vr
Vs Vt
VR
VS VT
Vr
Vs Vt
Índice Índice horario horario 00
Índice Índice horario horario 00
N1
N1
S S’
T T’ VT
R R’ VR
VS N1
N2
N2
s
s’
t
t’
Vt
r
r’
Vr
Vs N2
Terminales del secundario
N1
N1
S S’
T T’ VT
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VS N1
N2
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Vt
r
r’
Vr
Vs N2
Terminales del secundario VR
VS VT
Vr
Vs Vt
VR
VS VT
Vr
Vs Vt
Índice Índice horario horario 66
Índice Índice horario horario 66 Desfase 180ºDesfase 180ºDesfase 180ºDesfase 180º
YyYy66
YyYy66
4.22 Conexión de 4.22 Conexión de transformadores en transformadores en
paralelo Iparalelo I
4.22 Conexión de 4.22 Conexión de transformadores en transformadores en
paralelo Iparalelo IIGUAL IGUAL rrttIGUAL IGUAL rrtt Funcionamiento en Funcionamiento en
vacíovacíoFuncionamiento en Funcionamiento en
vacíovacíoIGUAL IGUAL
cccc
IGUAL IGUAL
cccc
Distribución de cargasDistribución de cargasDistribución de cargasDistribución de cargas
2211 cccc ZIZI 2211 cccc ZIZI
ZL ZCC1
ZCC2
U1
I1 I2
ZL ZCC1
ZCC2
U1
I1 I2
Circuito Circuito equivalentequivalentee
Circuito Circuito equivalentequivalentee
Condiciones para la Condiciones para la conexión de conexión de
transformadores transformadores monofásicos en paralelomonofásicos en paralelo
Condiciones para la Condiciones para la conexión de conexión de
transformadores transformadores monofásicos en paralelomonofásicos en paralelo
T1 T2
ZL
T1 T2
ZL
Trafos en Trafos en paraleloparaleloTrafos en Trafos en paraleloparalelo
SiSi cc1cc1= = cc1cc1 CC11=C=C22 sino un transformador estará más cargado que el sino un transformador estará más cargado que el
otrootro
SiSi cc1cc1= = cc1cc1 CC11=C=C22 sino un transformador estará más cargado que el sino un transformador estará más cargado que el
otrootroSiSi cc1cc1 cc1cc1 el transfomador más cargado sería el de < el transfomador más cargado sería el de < cccc (el más (el más
duro)duro)
SiSi cc1cc1 cc1cc1 el transfomador más cargado sería el de < el transfomador más cargado sería el de < cccc (el más (el más
duro)duro)
En transformadores trifásicos es necesario que ambos En transformadores trifásicos es necesario que ambos tengan el mismo índice horario para poder realizar la tengan el mismo índice horario para poder realizar la
puesta en paralelopuesta en paralelo
En transformadores trifásicos es necesario que ambos En transformadores trifásicos es necesario que ambos tengan el mismo índice horario para poder realizar la tengan el mismo índice horario para poder realizar la
puesta en paralelopuesta en paralelo
2211 cccc CC 2211 cccc CC
n
ncc
n
ncc I
IZI
I
IZI
2
222
1
111
n
ncc
n
ncc I
IZI
I
IZI
2
222
1
111
nn
ncc
nn
ncc UI
IZI
UI
IZI
12
222
11
111
11
nn
ncc
nn
ncc UI
IZI
UI
IZI
12
222
11
111
11
4.23 4.23 Autotransformadores IAutotransformadores I
4.23 4.23 Autotransformadores IAutotransformadores I
N1
V1
Pto. del devanado que está a V2 voltios
N2 V2 V2
N1
V1
Pto. del devanado que está a V2 voltios
N2 V2 V2
Se utilizan cuando se necesita una Se utilizan cuando se necesita una relación de transformación de 1,25 a relación de transformación de 1,25 a 2. En ese caso son más rentables que 2. En ese caso son más rentables que
los transformadoreslos transformadores
Se utilizan cuando se necesita una Se utilizan cuando se necesita una relación de transformación de 1,25 a relación de transformación de 1,25 a 2. En ese caso son más rentables que 2. En ese caso son más rentables que
los transformadoreslos transformadores
Prescindiendo Prescindiendo de Nde N22 y y conectando conectando directamentedirectamente
Prescindiendo Prescindiendo de Nde N22 y y conectando conectando directamentedirectamente
N1
V1
Pto. del devanado que está a V2 voltios
V2
N1
V1
Pto. del devanado que está a V2 voltios
V2
AUTOTRAFAUTOTRAFOOAUTOTRAFAUTOTRAFOO
Ahorro de conductor: se emplean NAhorro de conductor: se emplean N22 es-piras menos.es-piras menos.
Circuito magnético (ventana) de Circuito magnético (ventana) de meno-res dimensiones.meno-res dimensiones.
Disminución de pérdidas eléctricas y Disminución de pérdidas eléctricas y magnéticas.magnéticas.
Mejor refrigeración (cuba más Mejor refrigeración (cuba más pequeña).pequeña).
Menor flujo de dispersión y Menor flujo de dispersión y
corriente de vacío. (Menor corriente de vacío. (Menor cccc).).
VENTAJASVENTAJASVENTAJASVENTAJAS
Pérdida del aislamiento galvánico.Pérdida del aislamiento galvánico. Mayor corriente de corto (Menor Mayor corriente de corto (Menor
cccc).).
Necesarias más protecciones.Necesarias más protecciones.
INCONVENIENTESINCONVENIENTESINCONVENIENTESINCONVENIENTES
SÍMBOLOSSÍMBOLOS SÍMBOLOSSÍMBOLOS
4.23 4.23 Autotransformadores IIAutotransformadores II
4.23 4.23 Autotransformadores IIAutotransformadores II
AUTOTRAFOAUTOTRAFOSECO DE BTSECO DE BTAUTOTRAFOAUTOTRAFOSECO DE BTSECO DE BT
AUTOTRAFOAUTOTRAFOSECO DE BTSECO DE BTAUTOTRAFOAUTOTRAFOSECO DE BTSECO DE BT
VARIAC: VARIAC: AUTOTRAFAUTOTRAFO O REGULABLREGULABLEE
VARIAC: VARIAC: AUTOTRAFAUTOTRAFO O REGULABLREGULABLEE
VARIAC CON VARIAC CON INSTRUMENTOSINSTRUMENTOSDE MEDIDADE MEDIDA
VARIAC CON VARIAC CON INSTRUMENTOSINSTRUMENTOSDE MEDIDADE MEDIDA
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.24 Transformadores 4.24 Transformadores con tomascon tomas
4.24 Transformadores 4.24 Transformadores con tomascon tomas
Permiten Permiten cambiar la cambiar la relación de relación de
espiras espiras entre entre
primario y primario y secundariosecundario, de este , de este modo se modo se consigue consigue
una una tensión tensión variablevariable
Permiten Permiten cambiar la cambiar la relación de relación de
espiras espiras entre entre
primario y primario y secundariosecundario, de este , de este modo se modo se consigue consigue
una una tensión tensión variablevariable
Entre otras aplicaciones se utilizan en las redes de transporte y Entre otras aplicaciones se utilizan en las redes de transporte y distribución para mantener la tensión cte. con independencia de distribución para mantener la tensión cte. con independencia de
la cargala carga
Entre otras aplicaciones se utilizan en las redes de transporte y Entre otras aplicaciones se utilizan en las redes de transporte y distribución para mantener la tensión cte. con independencia de distribución para mantener la tensión cte. con independencia de
la cargala carga
TOMASTOMASTOMASTOMAS
TOMASTOMASTOMASTOMAS
El caso 1 es más favorable ya que se trabaja El caso 1 es más favorable ya que se trabaja concon
tensiones menorestensiones menores
Tomas deTomas deregulaciónregulación
ConexiónConexióndevanadodevanadoss
ConexiónConexióntoma de toma de tierratierra
4.24 Trafos con4.24 Trafos contomastomas4.24 Trafos con4.24 Trafos contomastomas
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
4.24 Transformadores 4.24 Transformadores con tres arrollamientoscon tres arrollamientos4.24 Transformadores 4.24 Transformadores con tres arrollamientoscon tres arrollamientos
Son Son transformadores transformadores
especiales utilizados especiales utilizados en alta potencia. en alta potencia.
Constan de un Constan de un primario y dos primario y dos secundariossecundarios
Son Son transformadores transformadores
especiales utilizados especiales utilizados en alta potencia. en alta potencia.
Constan de un Constan de un primario y dos primario y dos secundariossecundarios
Mediante una sola Mediante una sola máquina se obtienen máquina se obtienen
dos niveles de dos niveles de tensión diferentestensión diferentes
Mediante una sola Mediante una sola máquina se obtienen máquina se obtienen
dos niveles de dos niveles de tensión diferentestensión diferentes
(t) (t)
NN
11
NN
22
NN22’’VV11
VV22
VV22
’’
SÍMBOLOSÍMBOLOSS
4.25 Transformadores de 4.25 Transformadores de medida y protección Imedida y protección I
4.25 Transformadores de 4.25 Transformadores de medida y protección Imedida y protección I
Aislar los dispositivos de medida y Aislar los dispositivos de medida y pro-tección de la alta tensión.pro-tección de la alta tensión.
Trabajar con corrientes o tensiones Trabajar con corrientes o tensiones pro-porcionales a las que son pro-porcionales a las que son objeto de medida.objeto de medida.
Evitar las perturbaciones que los Evitar las perturbaciones que los campos magnéticos pueden campos magnéticos pueden producir sobre los instrumentos de producir sobre los instrumentos de medidamedida
UTILIDAUTILIDADDUTILIDAUTILIDADD
El rendimiento no es El rendimiento no es importanteimportante
Trabajan con niveles Trabajan con niveles bajos de flujo (zona bajos de flujo (zona
lineal)lineal)
Existen trafos de Existen trafos de corriente y de corriente y de
tensióntensión
En todos los casos la rEn todos los casos la rtt es < 1 para mantener los valores bajos es < 1 para mantener los valores bajos en las magnitudes secundarias en las magnitudes secundarias
En todos los casos la rEn todos los casos la rtt es < 1 para mantener los valores bajos es < 1 para mantener los valores bajos en las magnitudes secundarias en las magnitudes secundarias
Los trafos de corriente tienen las corrientes secundarias Los trafos de corriente tienen las corrientes secundarias normalizadas a:normalizadas a:
5 A y 1 A y los de tensión las tensiones secundarias a 100 y 110 5 A y 1 A y los de tensión las tensiones secundarias a 100 y 110 VV
Los trafos de corriente tienen las corrientes secundarias Los trafos de corriente tienen las corrientes secundarias normalizadas a:normalizadas a:
5 A y 1 A y los de tensión las tensiones secundarias a 100 y 110 5 A y 1 A y los de tensión las tensiones secundarias a 100 y 110 VV
4.25.1 Transformadores 4.25.1 Transformadores de corriente Ide corriente I
4.25.1 Transformadores 4.25.1 Transformadores de corriente Ide corriente I
Xd2’Xd1 R1 R2’
XI11
I1
RFe
I0 I2’
CargaSecundario
Corriente amedir
Xd2’Xd1 R1 R2’
XI11
I1
RFe
I0 I2’
CargaSecundario
Corriente amedir
IIPPIIPP
IISSIISS
ZZcargacargaZZcargacarga
A
Conexión de un transformador de Conexión de un transformador de intensidadintensidad
En un trafo de corriente la corriente del primario viene impuesta En un trafo de corriente la corriente del primario viene impuesta por la intensidad que se desea medir. El flujo no es cte.por la intensidad que se desea medir. El flujo no es cte.
En un trafo de corriente la corriente del primario viene impuesta En un trafo de corriente la corriente del primario viene impuesta por la intensidad que se desea medir. El flujo no es cte.por la intensidad que se desea medir. El flujo no es cte.
Las impedancias que aparecen como cargas en el secundario Las impedancias que aparecen como cargas en el secundario tienen que ser muy bajas (suelen ser las de las bobinas tienen que ser muy bajas (suelen ser las de las bobinas
amperimétricas)amperimétricas)
Las impedancias que aparecen como cargas en el secundario Las impedancias que aparecen como cargas en el secundario tienen que ser muy bajas (suelen ser las de las bobinas tienen que ser muy bajas (suelen ser las de las bobinas
amperimétricas)amperimétricas)¡¡¡NUNCA SE PUEDE DEJAR EL SECUNDARIO EN CIRCUITO ¡¡¡NUNCA SE PUEDE DEJAR EL SECUNDARIO EN CIRCUITO
ABIERTO!!!ABIERTO!!!¡¡¡NUNCA SE PUEDE DEJAR EL SECUNDARIO EN CIRCUITO ¡¡¡NUNCA SE PUEDE DEJAR EL SECUNDARIO EN CIRCUITO
ABIERTO!!!ABIERTO!!!
4.25.1 4.25.1 Transformadores de Transformadores de
corriente IIcorriente II
4.25.1 4.25.1 Transformadores de Transformadores de
corriente IIcorriente II Depende de la linealidad entre el flujo e IDepende de la linealidad entre el flujo e I0. 0. A mayor IA mayor I0 0 mayor mayor
error.error. Se utilizan materiales magnéticos de alta permeabilidad.Se utilizan materiales magnéticos de alta permeabilidad. Se trabaja con valores bajos de B.Se trabaja con valores bajos de B. Se trabaja con valores limitados de la corriente del secundario Se trabaja con valores limitados de la corriente del secundario
(Z de carga próxima al cortocircuito) para evitar pérdidas de (Z de carga próxima al cortocircuito) para evitar pérdidas de linealidadlinealidad
PRECISIÓN DE LA PRECISIÓN DE LA MEDIDAMEDIDAPRECISIÓN DE LA PRECISIÓN DE LA MEDIDAMEDIDA
Tensión de aislamientoTensión de aislamiento: máx. tensión con la que se puede : máx. tensión con la que se puede trabajar.trabajar.
Relación de transformaciónRelación de transformación: 200/5 A (p ejem).: 200/5 A (p ejem).
Error de IntensidadError de Intensidad: diferencia entre la I: diferencia entre la I2 2 real y la esperada en real y la esperada en
función de la corriente Ifunción de la corriente I1 1 en % (en % (i(%)i(%)).).
Error de faseError de fase: diferencia de fases entre I: diferencia de fases entre I11 e I e I22
PARÁMETROS DEL TRAFO DE PARÁMETROS DEL TRAFO DE CORRIENTE CORRIENTE PARÁMETROS DEL TRAFO DE PARÁMETROS DEL TRAFO DE CORRIENTE CORRIENTE
1001
12
I
IKI(%) n
i 1001
12
I
IKI(%) n
i
n
nn I
IK
2
1n
nn I
IK
2
1
4.25.1 4.25.1 Transformadores de Transformadores de
corriente IIIcorriente III
4.25.1 4.25.1 Transformadores de Transformadores de
corriente IIIcorriente III
Núcleos magnéticos para Núcleos magnéticos para transformadores de transformadores de
corrientecorriente
Sonda Sonda de de
corrientcorriente 1 – 10 e 1 – 10 – 100 A– 100 A
Transformador Transformador de corriente de corriente
1250A1250A
M. F. Cabanas: Técnicas para el mantenimiento M. F. Cabanas: Técnicas para el mantenimiento y diagnóstico de máquinas eléctricas rotativasy diagnóstico de máquinas eléctricas rotativas
Transformadores de Transformadores de corriente 100 Acorriente 100 A
M. F. Cabanas: M. F. Cabanas: Técnicas para el Técnicas para el
mantenimiento y mantenimiento y diagnóstico de diagnóstico de
máquinas eléctricas máquinas eléctricas rotativasrotativas
4.26 Revisión de los 4.26 Revisión de los conceptos teóricos sobre conceptos teóricos sobre los catálogos comerciales los catálogos comerciales
de un fabricantede un fabricante
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