I. OBJETIVO

Adquirir los conocimientos elementales de los transformadores

Realizar los 4 ensayos elementales que se deben hacer a los transformadores

cuando estos salen de fabricación o después de realizar el mantenimiento

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

TRANFORMADOR

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten

partiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna

mayor o menor que la anterior en la salida del transformador.

Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores.

También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias

a tensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas.

FUNCIONAMIENTO

Constan esencialmente de un circuito magnético cerrado sobre el que se arrollan dos

bobinados, de forma que ambos bobinados están atravesados por el mismo flujo

magnético. El circuito magnético está constituido (para frecuencias industriales de 50

Hz) por chapas de acero de poco espesor apiladas, para evitar las corrientes parásitas .

El bobinado donde se conecta la corriente de entrada se denomina primario, y el

bobinado donde se conecta la carga útil, se denomina secundario.

La corriente alterna que circula por el bobinado primario magnetiza el núcleo de forma

alternativa. El bobinado secundario está así atravesado por un flujo magnético variable

de forma aproximadamente senoidal y esta variación de flujo engendra por la Ley de

Lenz, una tensión alterna en dicho bobinado.

PRUEBAS ELEMENTALES DE TRANSFORMADORES

PRUEBA DE CONTINUIDAD

Este es la medida más simple que podemos realizar con un multímetro. Se llama

Continuidad en los circuitos y aparatos eléctricos a una medida de resistencia muy

baja, generalmente del orden de cero ohmios que indica conducción o unión directa

entre dos elementos. La continuidad generalmente se utiliza para la comprobación del

buen estado o conducción de un fusible, una lámpara, un conductor, etc.

Esta prueba es muy importante ya que nos ayudará a determinar la cantidad de

bobinas con las que cuenta el transformador. Para ello emplearemos el ohmímetro del

multímetro y realizaremos el ensayo sin energizar el circuito.

PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Cada uno de los conductores eléctricos de una instalación sea que se encuentre

alimentado un motor, generador, transformador, etc. está cubierta cuidadosamente

con alguna forma de aislamiento eléctrico. El alambre en sí, generalmente de cobre o

aluminio, es un buen conductor de la corriente eléctrica que da potencia a sus equipos.

El aislamiento debe ser justamente lo opuesto de un conductor. Debe resistir la

corriente y mantenerla en su trayectoria a lo largo del conductor.

La resistencia de aislamiento está expresada en mega ohmios debido a que su valor es

relativamente alto y además es medido por un instrumento denominado

MEGÓMETRO. El valor de la resistencia de aislamiento es calculado de la siguiente

manera:

MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE LAS BOBINAS

Esta prueba tiene la finalidad de determinar las bobinas de alta y baja. La de mayor

resistencia será la bobina de alta y en consecuencia la de menor resistencia será la

bobina de baja.

Este ensayo se puede realizar utilizando puentes de resistencia o por la ley de Ohm (en

corriente continua). En nuestro laboratorio realizamos esta prueba utilizando la ley de

Ohm.

PRUEBA DE POLARIDAD

Cuando en un transformador no está especificada la polaridad o se desconoce, se

puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación:

Hacer una conexión entre las terminales de alto voltaje y bajo voltaje del lado derecho

cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje.

Aplicar un voltaje bajo, por ejemplo 120 volts a las terminales de alto voltaje y medir

este voltaje con un voltímetro.

Medir el voltaje de la terminal del lado izquierdo del lado de alto voltaje al terminal del

lado Izquierdo de bajo voltaje.

Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje,

el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la

polaridad es aditiva.

III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS

Transformador Monofásico Amperímetro

Fuente de Alimentación en CC y AC Herramientas Básicas

Megohmetro Multitester y puente diodo

IV. PARTE EXPERIMENTAL

1. CONTINUIDAD

Este ensayo es elemental y de suma importancia porque nos permite realizar las otras

pruebas confeccionar su esquema aproximado en base a sus terminales los mismos

que llevaran marcas como números o letras. Se

realiza sin energizar el circuito. Empleando para

ello un ohmímetro.

Con estas pruebas tomamos y medimos la

continuidad y la cantidad de núcleos que

presenta el transformador.

2. MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO:

Esta prueba se practica a todos los equipos después de un cierto tiempo de uso

reparación o mantenimiento. Para esto usamos el Megohmetro a 500 Voltios.

Para 2 bobinas:

RB1= 52MΩ de ALTA.

RB2= 12.45MΩ de BAJA.

RB1B2=77.6MΩ

Para 3 bobinas:

RB1=38MΩ

RB2=42MΩ

RB3=55.5MΩ

3. MEDICION DE RESISTENCIA:

Es importante para las futuras pruebas como son perdidas en el cobre calentamiento

etc. Por medio de este ensayo se puede determinar las bobinas de alta y baja que

algunas veces se determina por la sección del conductor.

ALTA:

Tensión (V) Resistencia (Ω)

I

0.89V 1.37 0.65

0.91V 0.99 0.92

0.94V 0.63 1.5

2.74V 1.52 1.8

BAJA:

Tensión (V) Resistencia (Ω)

I

216mV 0.23 0.95

375mV 0.08 4.7

0.53V 0.21 2.54

0.95V 0.22 4.4

PROMEDIO: Resistencia de alta = 1.13 Ω

Resistencia de baja = 0.19 Ω

4. POLARIDAD DE LOS TRANSFORMADORES – POLARIDAD:

Se debe tener como polaridad del transformador al sentido que se envuelve el

conductor que forma una bobina ya que en CA no existe polaridad definida.

Se demostró del circuito:

V1= 71 V

V2= 20 V

VT= 91 V

V. CUESTIONARIO

1. El transformador, partes, importancia.

Importancia

El transporte de energía eléctrica desde las fuentes de generación hasta los

centros de consumo no sería concebible sin el desarrollo de ciertos equipos

eléctricos como es el caso de los transformadores ya que a ellos ocurre el caso

de elevar tensión en potencia para transporte de energía hasta su distribución

en baja tensión.

2. Diferencia los transformadores tradicionales con los ecológicos.

Los puntos más destacados que diferencia el ecológico del tradicional en el diseño:

Uso de materiales reciclables, ahorro de materias primas, ahorro de

energía.

Refrigerante, no toxico y biodegradable.

Seguridad en caso de incendio.

Menos perdidas, menor nivel de producción de ruido, menos espacio

ocupado.

En conclusión son menos contaminantes y aprovecha más la potencia

instalada.

3. Explicar las características de los materiales empleados en la construcción de

transformadores.

4. Cuáles son los elementos de construcción de los transformadores, explicar 4

de ellos.

Para la construcción del transformador es necesario y muy importante que los

materiales a utilizar sean de buena calidad y se encuentren en buen estado,

garantizando la mayor eficiencia del elemento a construir.

Formaleta

La formaleta donde se enrollara el alambre de cobre para crear los devanados

primario y secundario lo más recomendable es que sea de polietileno ya que el mismo

proporciona un buen aislamiento y su durabilidad a través del tiempo es mucho

mayor, esto se hace necesario para un ambiente hostil y de uso constante. En caso de

no encontrar una formaleta de polietileno o plástico también es válido fabricar una

con cartón y luego recubrirlo con barniz dieléctrico el cual posee una alta resistencia,

proporcionando propiedades muy similares a la de una formaleta comercial a un costo

mucho menor.

Alambre

El alambre de cobre deberá ser continuo, es decir, no deberá tener añadiduras

ni empates, es de suma importancia que el alambre sea revestido de material

aislante como lo suele ser normalmente para proporcionar el máximo

rendimiento de dicho elemento.

Papel Parafinado o Prespán

Entre el devanado primario y secundario es necesario

recubrir el alambre con papel parafinado para crear

aislamiento entre devanado y devanado para ello se

puede utilizar papel Prespán el cual se encuentra en

ferreterías o talleres de electrificación, en caso de no

encontrar dicho material se recomienda utilizar papel

de charcutería el cual posee por un lado un material

plástico que permite cumplir con la misma función del

papel Prespán a un costo mucho menor.

Cinta de enmascarar o tirro común

La cinta de enmascarar o tirro es de mucha importancia ya que el mismo permite

ajustar el papel Prespán entre cada devanado ayudando también a aislar la superficie,

basándonos en la experiencia la cinta recomendada es la de marca Celoven ya que

proporciona una mejor adherencia y mayor durabilidad.

.

Núcleo

Son chapas de material ferro-magnético, hierro al que se añade una pequeña porción

de silicio. Se recubre de barniz aislante que evita la circulación de corrientes parasitas.

De su calidad depende que aumente el rendimiento del transformador hasta un valor

cercano al 100%. Dichas chapas tienen forma de letra” E” y letra “I” las cuales se van

intercalando para garantizar que no queden espacios vacíos en dicho núcleo.

Tornillos de sujeción de chapas metálicas

Debido a la interacción electromagnética que ocurre en el núcleo del transformador

por causa de la tensión que circula por el mismo, es necesario ajustar las chapas del

núcleo por medio de tornillos y tuercas garantizando un ajuste perfecto y evitando

ruidosas vibraciones.

5. Importancia de la medición de resistencia de aislamiento en: equipos,

instalaciones, máquinas, otros. A qué se debe su disminución (Resistencia de

aislamiento)

La resistencia de aislamiento es la resistencia en ohmios en líneas, cables e

instalaciones eléctricas. Reviste una gran importancia en la protección de personas

contra descargas eléctricas y la prevención de daños materiales por corrientes de

derivación. Con las mediciones de las resistencias de aislamiento se comprueba y

evalúa el estado del aislamiento (conductores y carcasas).

Factores que influyen sobre la resistencia de aislamiento

La resistencia de aislamiento del arrollamiento de una máquina rotativa es una función

del tipo de la configuración (conformación) del material aislante y de su geometría. El

general varía directamente con el espesor e inversamente proporcional con el área de

la superficie conductora.

R = e [ohm]

A

Para obtener una medición ponderable de la resistencia de aislamiento de

máquinas eléctricas enfriadas con agua, el agua debe ser re circulada y el circuito

interno debe estar completamente seco.

La medición de la resistencia de aislamiento es afectada por varios factores:

Estado de la superficie

Humedad

Temperatura

Magnitud de la tensión de ensayo

Duración de la tensión de ensayo

Carga residual en el arrollamiento

Polución ambiental

6. Importancia de encontrar la polaridad de los transformadores monofásicos;

como se halla la polaridad en una bancadas trifásico.

Es necesario conoces la polaridad de un transformador monofásico para poder

utilizarlo algunas veces en paralelo y para eso ambos transformadores tienen que

tener la misma polaridad, ambas aditivas o substractivas, así ambas proporcionan

corriente secundaria a la carga. En proporción a sus capacidades en KVA y se evitan

problemas de acoplamiento, como corto circuito, etc.

En los transformadores trifásicos la polaridad correspondiente a cada fase se puede

definir y determinar del mismo modo que para los transformadores monofásicos.

Como se sabe, la principal finalidad de la determinación de la polaridad de un

transformador es para su conexión en paralelo con otro, para el caso de un

transformador trifásico se tiene la situación ilustrada en la siguiente figura, donde se

percibe fácilmente que cuando se desea conectar el transformador en paralelo con

otro, esto se hace conectando las fases 1 de ambos, 2 y 3, así como se

hace para los monofásicos. Pero en el caso de los trifásicos, se deben comparar las

tensiones entre las fases de uno y otro transformador, que pueden no corresponder a

la misma polaridad y adicionalmente a los desfasamientos de las conexiones mismas

En el caso de los transformadores trifásicos, se ha establecido una convención de

manera que si se coloca un observador del lado de alta tensión, el primer

aislador correspondiente a una fase, a su derecha queda designado como H1 y así

sucesivamente, esta convención es la aplicada en la figura anterior.

7. Funcionamiento del transformador de comunicación y su importancia.

Transformadores de comunicación, usados conjuntamente con amplificadores

electrónicos para impedancias aparejadas de cargas y fuentes con objeto de realizar

una máxima transferencia de potencia a las cargas, y en algunos casos también para

aislamiento conductivo de diferentes partes de un sistema

También conocido como (FERRITA) su característica es que mantiene constante la

tensión y la corriente pero variable a la frecuencia

8. ¿Cuál es la tensión máxima de prueba necesaria?

Los niveles de la tensión de ensayo, se determinan con base en el diseño de la

estructura aislante, dependiendo si la aislación de la maquina es del tipo uniforme o

no. En otras palabras, para transformadores de aislantes uniforme, se determina por el

nivel de aislamiento neutro.

Según IEC 60076-3/2000, la tensión mínima necesaria (KV), que deberá proveer el

transformador que será utilizado como fuente de alta tensión para la prueba de

tensión aplicada, se detalla en la tabla siguiente.

9. ¿Cuál es el valor máximo de resistencia de aislamiento a leer?

Con instrumentos MEGGER operados manualmente, es mucho más fácil para usted

realizar la prueba solamente para 60 segundos, tomando su primera a 30segundos. Si

usted cuenta con un MEGGER operado eléctricamente, obtendrá mejores resultados

realizando la prueba de 10 minutos, tomando lecturas a 1 minuto y a 10minutos, para

obtener el índice de polarización. La tabla da los valores de las relaciones y las

condiciones relativas correspondientes del aislamiento que ellas indican.

10. ¿Cuál será el medio de alimentación del Megohmetro?

Según el tipo de Megohmetro, existen dos medios, con manivela y electrónicamente,

ambos se usan para generar corriente continua necesaria para hacer la medición, y

luego con el mecanismo del instrumento se busca la medición de la resistencia.

VI. CONCLUSIONES:

Estas pruebas realizadas en el laboratorio nos ayudan a saber si un

transformador está funcionando correctamente.

También nos permite encontrar las posibles fallas de un transformador, como

que no haya continuidad, tenga una resistencia de aislamiento muy baja, etc.

El transformador es muy importante para llevar energía a distintos puntos de

nuestra región

Distintos tipos de transformadores según su utilización

VII. BIBLIOGRAFIA

http://alerce.pntic.mec.es/~hmartin/electr%F3nica/componentes/transformador.htm

http://www.tecnologia-industrial.es/Transformador.htm

http://cm.transformadores.net/fr3/resumen.html

http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/13299805/Como-hacer-un-

transformador.html