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Transformadores
a) El principio de funcionamiento: R= El principio básico sobre el que trabaja el transformador es Ley de electromagnetismo de Faraday. Inducción o inducción mutua entre las dos bobinas. El funcionamiento del transformador se explica a continuación. El transformador consta de dos devanados separados colocados sobre el núcleo de acero de silicio laminado.El devanado al que está conectada la alimentación de CA es el llamado bobinado primario y al que está conectada la carga se denomina bobinado secundario, como se muestra en la siguiente figura. Funciona con la corriente alterna solo porque se requiere un flujo alterno para la inducción mutua entre los dos devanados. b) Los componentes de un transformador: R=
c) Los tipos de transformadores: Los diferentes tipos de transformadores son esenciales en todas las actividades humanas, muchas veces ni siquiera los notamos, pero sin ellos las distintas industrias no podrían funcionar de manera efectiva y producir a la capacidad necesaria para suministrar los productos que requerimos para la vida cotidiana. De igual manera, sin ellos no podríamos contar con un suministro efectivo de energía eléctrica, sin la cual no podríamos imaginar la vida moderna.
- Transformador monofásico (a) de columnas y b) acorazado) A) En este transformador el núcleo magnético tiene forma rectangular y consta de dos columnas (donde se arrollan los devanados) y dos yugos o culatas, todos de igual sección. B) El cual tiene un núcleo magnético de tres columnas, teniendo la columna central doble sección que las otras columnas y que los yugos. Los dos devanados se bobinan sobre la columna central, uno sobre el otro y con una capa aislante intermedia.
- Los transformadores trifásicos Más habituales suelen ser de tres columnas. El núcleo magnético de estos transformadores tiene tres columnas de igual sección e igual a la de los yugos. Sobre cada columna se bobinan (uno sobre el otro con una capa de aislamiento intermedia) los dos devanados (primario y secundario) de una de las fases. Las tres fases del primario se conectan entre sí en estrella, en triángulo o mediante una conexión especial denominada zig-zag. Análogamente sucede con las tres fases del secundario. También existen otros tipos de transformadores trifásicos: de cinco columnas (con dos columnas adicionales sin devanados a ambos lados del núcleo magnético) y acorazados.
- Transformador elevador/reductor de tensión Son utilizadas por las empresas generadoras de electricidad para transportar a altas tensiones y que las casas puedan recibir a bajas tensiones.
- Transformadores variables Para una entrada de tensión fija, se puede variar la tensión de salida
- Transformador de aislamiento Contiene un aislamiento galvánico, y se utilizan para proteger equipos que están conectados directamente a la red.
- Transformador de alimentación Puede tener una o más bobinas secundarias. Incorporan un fusible térmico que permite proteger los equipos de sobrecargas.
- Transformador de pulsos Transformador que trabaja en un régimen de pulsos. Tiene una rápida velocidad de respuesta. Se utiliza para transferir impulsos a elementos de control.
- Transformador diferencial de variación lineal Es un transformador utilizado para medir desplazamientos que son lineales. Son utilizados en los servomecanismos para dar una retroalimentación de la posición.
Transformadores monofásicos y trifásicos y sus aplicaciones de acuerdo a las necesidades.
- Transformadores Monofásicos y sus aplicaciones Un Transformador Monofásico es un dispositivo eléctrico diseñado para transferir corriente alterna o tensión de un circuito eléctrico a otro. Por inducción electromagnética. Un transformador monofásico puede diseñarse para subir o bajar las tensiones. Los transformadores monofásicos por lo general tienen una larga vida útil si trabajan en condiciones normales. También es un componente electrónico, que transmite energía eléctrica de un circuito a otro sin modificar su frecuencia. Termina su aplicación a través de la inducción electromagnética. Básicamente, se compone de alambre inductivo y un centro de acero cubierto que ayudan a la transferencia de energía eléctrica. Los fabricantes de transformadores ofrecen una variedad diferente, con el fin de cumplir con los requisitos solicitados. Aplicaciones:
- Distribución de energía localizada reductora
- Televisores para regular el voltaje
- Dispositivos electrónicos de baja tensión
- Aumento de potencia en inversores domésticos
- Zonas no urbanas donde la demanda eléctrica es menor
- Equipo de iluminación y calefacción comercial y residencial Transformadores Trifásicos y sus aplicaciones Los transformadores se basan en la inducción electromagnética. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario. Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.
Aplicaciones: i. Regulador de voltaje : Esto se puede ver fácilmente en su hogar para protección contra sobre voltaje. ii. Máquina de soldadura : el transformador reduce el nivel de voltaje y aumenta la corriente en el proceso de soldadura. Convierte 230 V CA, a 17–45 V CA y 55–590 Amp de corriente alta. iii. Rectificación: El proceso de rectificación realiza la conversión de CA a CC. La rectificación es importante para la transmisión de HVDC. El tipo más común de rectificador es su cargador móvil. iv. Fraccionamientos residenciales. v. Pequeñas industrias y comercios. vi. Pozos de bombeo. vii. Centros recreativos. viii. Zonas rurales.
De acuerdo a las normas americanas se han definido algunos métodos de enfriamiento, mismos que se usan en México y son los siguientes:
- Tipo AA: Transformadores tipo seco con enfriamiento propio, estos transformadores no contienen aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas. Por lo general se fabrican con capacidades inferiores a 2,000 kVA y voltajes menores de 15 kV.
- Tipo AFA: Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponible de tipo AA. Su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores.
- Tipo AA/FA: Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor.
- Tipo OA: Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural, en estos transformadores el aceite aislante circula por convección natural dentro de un tanque que tiene paredes lisas o corrugadas o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV.
- Tipo OA/FA: Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento.
- Tipo OA/FOA/FOA: Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado – aire forzado/con aceite forzado/aire forzado. Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de carga de transformador tipo OA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos: Se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas con lo que se logra aumentar en 1.33 veces la capacidad del tipo OA, Hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se logra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10,000 kVA monofásicos y 15,000 kVA trifásicos.
- Tipo FOA: Sumergido en liquido aislante con enfriamiento por aceite forzado y de aire forzado. Estos transformadores pueden absorber cualquier carga de pico a plena capacidad ya que se usa con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando al mismo tiempo.
- Tipo OW: Sumergido en liquido aislante con enfriamiento por agua, en estos transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpientes, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente, el aceite circula alrededor de las serpientes por convección natural.
- Tipo FOW: Transformador sumergido en liquido aislante con enfriamiento de aceite forzado y con enfriadores de agua forzada. Este tipo de transformadores es prácticamente igual que el FO, solo que el cambiador de calor es del tipo agua-aceite y se hace el enfriamiento por aguan sin tener ventiladores.
