Definición de Transformador.

        Podemos definir  transformador como un dispositivo eléctrico  que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna , manteniendo la potencia . La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética . Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético , pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético  común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico , aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Por otra parte la relación de transformación es importante ya que  indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de entrada.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:

La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

Dónde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.

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

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Funcionamiento

El funcionamiento del transformador se basa en los fenómenos de inducción electromagnética (producción de f.e.m. por variación de flujo en un circuito estático o por corte de flujo en un circuito en movimiento).

Un transformador elemental está formado por un núcleo de chapas magnéticas, al que rodean los devanados primario y secundario. Al conectar el devanado primario a una red de c.a., se establece un flujo alterno en el circuito magnético que, a su vez, inducirá las ff.ee.mm. E1 y E2, en los dos devanados del transformador.

 

Conexión estrella ( )- estrella ( )

 

La conexión  de los transformadores se muestra en la figura 1.1.

Figura 1.1 Conexión 

En una conexión , el voltaje primario de cada fase se expresa por V_FP=V_LP /3. El voltaje de la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relación de espiras del transformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la línea en el secundario por V_LS =3 * V_FS. Por tanto, la relación de voltaje en el transformador es

V_LP / V_LS = (3 * V_FP) / (3 * V_FS) = a

Se emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad de aislamiento.

 

 

 

Esta conexión tiene dos serias desventajas.

Si las cargas en el circuito del transformador están desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases del transformador se desbalancearan seriamente.

No presenta oposición a los armónicos impares (especialmente el tercero). Debido a esto la tensión del tercer armónico puede ser mayor que el mismo voltaje fundamental.

 

Soluciones.

Conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer armónico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutro también proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga.

Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo de transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a tierra de los neutros.

De estas técnicas de corrección, una u otra deben usarse siempre que un transformador  se instale. En la práctica muy pocos transformadores de estos se usan pues el mismo trabajo puede hacerlo cualquier otro tipo de transformador trifásico.