Transformadores: Principios, Tipos y Ensayos de Cortocircuito

Principio de Funcionamiento

El principio de funcionamiento del transformador se puede explicar por medio del llamado transformador ideal monofásico, es decir, una máquina que se alimenta por medio de una corriente alterna monofásica. La construcción del transformador, sustancialmente, se puede decir que está constituida por un núcleo de material magnético que forma un circuito magnético cerrado, y sobre cuyas columnas o piernas se localizan los devanados, uno denominado “primario” que recibe la energía y el otro el secundario, que se cierra sobre un circuito de utilización al cual entrega la energía. Los dos devanados se encuentran eléctricamente aislados entre sí.

Transformador Trifásico

Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ e Y-Y. Hay que tener en cuenta que, aun con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.

Autotransformador

El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220 V a 125 V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y el secundario.

Ensayo de Cortocircuito (Trifásico)

El cortocircuito consiste en cerrar o poner en cortocircuito, es decir, con una conexión de resistencia despreciable, las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (aplicado de forma regulada) de un valor reducido de tensión que representa un pequeño porcentaje del voltaje del devanado por alimentar, de tal forma que en los devanados circulen las corrientes nominales. En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida.

Debido a que la tensión aplicada es pequeña en comparación con la tensión nominal, las pérdidas en vacío o en el núcleo se pueden considerar como despreciables, de manera que toda la potencia absorbida es debida a las pérdidas por efecto Joule en los devanados primario y secundario.

Ensayo de Cortocircuito (Monofásico)

Esta prueba se realiza a voltaje reducido, hasta que circule una corriente nominal por el circuito. En este caso no se toma la rama de magnetización, esto es debido a que solo se requiere un pequeño voltaje para obtener las corrientes nominales en los embobinados, ya que dichas impedancias son limitadas por la impedancia de dispersión de los embobinados. Por lo tanto, la densidad de flujo en el núcleo será pequeña en la prueba de cortocircuito, las pérdidas en el núcleo y la corriente de magnetización serán aún más pequeñas. La tensión reducida Vcc, llamada frecuentemente tensión de impedancia, se soluciona para que la corriente de cortocircuito Icc no ocasione daño en los enrollamientos. Se escoge usualmente Icc como la corriente de plena carga (nominal). Usualmente esta prueba se hace por el lado de alto voltaje (para que la corriente sea más pequeña).