Transformadores

1. El nacimiento del transformador

 

TRANSFORMADORES

 

 

El nacimiento del primer transformador

Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Miksa Déri, Ottó Titusz Bláthy y Károly Zipernowsky, de la compañía Ganz, de ese país, crearon en Budapest el modelo “DBZ” de transformador de corriente alterna, basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs solo diseñaron un modelo de núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:

{\displaystyle {\frac {V_{s}}{V_{p}}}={\frac {N_{s}}{N_{p}}}}donde {\displaystyle V_{s}}es la tensión en el secundario y {\displaystyle N_{s}} es el número de espiras en el secundario;{\displaystyle V_{p}}

y {\displaystyle N_{p}} se corresponden al primario.

Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra transformador, que había sido acuñada por Ottó Titusz Bláthy.

En 1885, George Westinghouse compró las patentes del DBZ y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD para uso comercial. Este diseño se utilizó por primera vez comercialmente en 1886.

Se denomina transformador a una máquina eléctrica 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 d5e láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario 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.

 

PRINCIPIO DE FUNCIONAMINETO

El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, cuya explicación matemática se resume en las ecuaciones de Maxwell.

Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario o inductor, producida esta por la corriente eléctrica que lo atraviesa, se produce la inducción de un flujo magnético en el núcleo de hierro. Según la ley de Faraday, si dicho flujo magnético es variable, aparece una fuerza electromotriz en el devanado secundario o inducido. De este modo, el circuito eléctrico primario y el circuito eléctrico secundario quedan acoplados mediante un campo magnético.

La tensión inducida en el devanado secundario depende directamente de la relación entre el número de espiras del devanado primario y secundario y de la tensión del devanado primario. Dicha relación se denomina relación de transformación.

1.1. Transformadores de Intensidad

TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD

 

v  Aislamiento papel-aceite

v  Aislamiento gas

v  Aislamiento seco

 

Los transformadores de intensidad están diseñados para reducir la intensidad a volares manejables y proporcionales al primer original. Separa del circuito de alta tensión los instrumentos de medida, contadores, relés, etc.

v  SECCIONES

APLICACIONES

Ideal para instalación en puntos de medida por su muy alta precisión.

Excelente respuesta frecuencial, ideal para monitorización de la calidad de onda y media de armónicos.

Aptos para su instalación en los filtros AC y DC en subestaciones convertidoras para proyectos HVDC.

v  Ejemplos de aplicaciones

1-      Protección de líneas y subestaciones de alta tensión

2-      Protección de bancos de condensadores

3-      Protección de transformadores de potencia

4-      Medida para facturación

DISEÑO Y FABRICACIÓN

El transformador de intensidad consta de uno o varios núcleos con sus correspondientes arrollamientos secundarios.

GAMA CA:

Las partes activas se sitúan en la parte superior y se colocan dentro de una caja metálica que se hace pantalla de baja tensión; sobre ella se coloca el aislamiento principal de papel aceite que termina con una pantalla de alta tensión.

El conductor primario puede ser pasante, con reconexión exterior o bobinado, según el caso. Los conductores secundarios discurren a través de una borna condensadora aislada con papel aceite y formada por pantallas distribuidores del campo eléctrico.

GAMA LB: 

Las partes activas se sitúan en la parte inferior. El conductor primario tiene forma de horquilla, y sobre él se coloca el aislamiento principal de papel aceite, incluyendo varias pantallas condensadoras intermedias para una correcta distribución del campo eléctrico.

GAMA CB:

Las partes activas se sitúan en la parte superior y se colocan dentro de una caja metálica que hace pantalla de baja tensión; rodeada del aislamiento de gas SF6. El conductor primario puede ser pasante o con conexión exterior.

Los conductores secundarios, alrededor del cual se coloca un electrodo de Alta Tensión para una correcta distribución del campo eléctrico.

 

GAMA CX:

Las partes activas se sitúan aproximadamente en la parte central dentro de un cuerpo de resina fundido bajo vacío con resina epoxy que las fijas, separa y aísla, formando un cuerpo rígido con excelente propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas.

Este cuerpo de resina está situado dentro de un aislador hueco de porcelana o silicona. La cámara entre el cuerpo de resina y el aislador se sella herméticamente por juntas de caucho nitrílico; en los modelos para niveles de aislamiento arriba de 36 Kv se rellena con aceite.

VENTAJAS:

Ø  Alta robustez mecánica y reducido tamaño mediante el diseño compacto que facilita el transporte.

Ø  Construcción hermética que garantiza una absoluta estanqueidad con el mínimo volumen de aceite o gas en su interior.

Ø  Libres de mantenimiento durante su amplio periodo de funcionamiento.

Ø  Protección secundarios en el bloque de bornes.

Ø  Posibilidad de transporte y almacenamiento horizontal o vertical.