Utilización de Chapas en Frío

Sí, es posible utilizar láminas en frío ya que el flujo magnético tiene una dirección perfectamente definida, lo que influye en las pérdidas producidas en ellas.

Diferencias entre Chapas en Frío y Caliente: Ventajas y Desventajas

La diferencia principal radica en las pérdidas: el laminado en caliente presenta mayores pérdidas que el laminado en frío. Sin embargo, el laminado en frío tiene la desventaja de no permitir juntas solapadas ni cepilladas. Esta limitación puede solucionarse utilizando juntas en 45°.

Características Constructivas del Transformador

El núcleo acorazado del transformador ubica los bobinados en la columna central, mientras que las culatas o yugos y las columnas exteriores facilitan la circulación del flujo magnético. La distribución de los bobinados determina la reactancia de dispersión deseada. En transformadores con núcleos en las columnas exteriores, el flujo se cierra a través de las culatas.

Distribución de los Bobinados

Los bobinados se disponen con el arrollamiento de baja tensión más cerca del núcleo de hierro. Esta configuración minimiza el riesgo de arco eléctrico entre el bobinado de alta tensión y el núcleo, además de simplificar la separación entre ambos.

Espesor del Aislamiento del Bobinado

El espesor del aislamiento del bobinado depende de los valores de tensión del propio bobinado. En situaciones de sobretensión, una fuente de onda escarpada distribuye aproximadamente el 85% de su valor en el 10% del bobinado. Este fenómeno se relaciona con el factor alfa (α), que se calcula como la raíz cuadrada de la relación entre la capacitancia a tierra (Ct) y la capacitancia entre espiras (Ce): α = √(Ct/Ce). Disminuir Ct aleja el bobinado del núcleo, aumentando la longitud de la espira media y, en consecuencia, las pérdidas en el cobre. Para contrarrestar esto, se aumenta Ce utilizando bobinados con espiras intercaladas.

Diferencias entre un Transformador Ideal y uno Real

(Ver imágenes 178 y 179)

Circuito Equivalente de un Transformador Real

(Ver imágenes 180 y 181)

  • R1: Pérdidas en el cobre del primario.
  • XL1: Pérdidas por flujo disperso del primario.
  • Go: Pérdidas en el núcleo de hierro.
  • Bm: Rama que representa la generación del campo magnético principal.
  • I1: Corriente del primario.
  • Io: Corriente de vacío.
  • Ip: Corriente de pérdidas en el hierro.
  • Iu: Corriente que genera el campo magnético principal.

Ensayo de Vacío

Se aplica la tensión y frecuencia nominal al bobinado de menor tensión (ver imágenes 182 y 183). En este ensayo:

  • Po = Pcu + Pfe, donde:
  • Po: Pérdidas medidas en vacío.
  • Pcu: Pérdidas en el cobre.
  • Pfe: Pérdidas en el hierro.

Dado que la corriente en el secundario (I2) es cero, las pérdidas en el secundario también lo son. La corriente en el primario es muy pequeña, por lo que Po se aproxima a Pfe. Las pérdidas en el hierro dependen de la frecuencia y la inducción (ver imágenes 184 y 185).

Ensayo de Cortocircuito

Se aplica la tensión y frecuencia nominal al bobinado de mayor tensión, mientras que el transformador opera a una tensión muy inferior a la nominal (ver imágenes 186, 187 y 188). En este ensayo, el circuito magnético es casi lineal debido a que el núcleo de hierro no se encuentra saturado.

Características de la Carga para Máximo Rendimiento

El rendimiento máximo se alcanza cuando las pérdidas en el hierro son iguales a las pérdidas en el cobre y el factor de potencia (cos φ) es alto (ver imagen 189).

Determinación de Pérdidas

La determinación de las pérdidas se basa en los ensayos de vacío y cortocircuito.

Regulación de Tensión

La regulación de tensión se refiere a la variación de la tensión de salida con respecto a la tensión en vacío. En cargas capacitivas, la tensión de salida aumenta y la regulación es menor. En cargas inductivas y resistivas, la tensión de salida es menor que la de entrada (ver imagen 190).

Principio de Funcionamiento del Autotransformador

El autotransformador tiene el bobinado primario conectado internamente. Su funcionamiento es similar al de un transformador convencional, pero el bobinado primario se divide en dos secciones con el mismo número de espiras (ab y cd). Al tener la misma tensión, se realiza una conexión entre los puntos ac y bd (ver imágenes 191 y 192).

Rendimiento del Autotransformador

El autotransformador presenta un mejor rendimiento que el transformador convencional debido a que tiene menores pérdidas eléctricas y mecánicas.

Limitaciones del Autotransformador en Altas Potencias

A pesar de sus ventajas, el autotransformador no se utiliza en aplicaciones de alta potencia debido a sus limitaciones. Las altas corrientes de cortocircuito pueden generar problemas graves, y la conexión entre los lados del bobinado primario representa un riesgo en caso de avería.

Puesta en Paralelo de Transformadores

La puesta en paralelo de transformadores se realiza conectando sus secundarios de manera que las máquinas suministren energía a la red simultáneamente. Si la red primaria es la misma, los primarios también se conectan en paralelo (ver imagen 193). Es crucial cumplir con las condiciones de conexión para evitar problemas operativos.