MAQUINAS ELECTRICAS

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MODULO DE AUTOAPRENDIZAJE
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SESION 5: TRANSFORMADORES INDUSTRIALES
1. GENERALIDADES : A continuación se muestra las componentes de un transformador industrial y las
vistas y cortes correspondientes:
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Pasa-tapas de entrada: conectan el bobinado primario del transformador con la red eléctrica de
entrada a la estación o subestación transformadora.
Pasa-tapas de salida: conectan el bobinado secundario del transformador con la red eléctrica
de salida a la estación o subestación transformadora.
Cuba: es un depósito que contiene el líquido refrigerante (aceite), y en el cual se sumergen los
bobinados y el núcleo metálico del transformador.
Depósito de expansión: sirve de cámara de expansión del aceite, ante las variaciones se
volumen que sufre ésta debido a la temperatura.
Relé Bucholz: este relé de protección reacciona cuando ocurre una anomalía interna en el
transformador, mandándole una señal de apertura a los dispositivos de protección.
Termostato: mide la temperatura interna del transformador y emite alarmas en caso de que esta
no sea la normal.
Regulador de tensión: permite adaptar la tensión del transformador para adaptarla a las
necesidades del consumo. Esta acción solo es posible si el bobinado secundario está preparado
para ello.
Placa de características: en ella se recogen las características más importantes del
transformador, para que se pueda disponer de ellas en caso de que fuera necesaria conocerlas.
Grifo de llenado: permite introducir líquido refrigerante en la cuba del transformador.
Radiadores de refrigeración: su misión es disipar el calor que se pueda producir en las
carcasas del transformador y evitar así que el aceite se caliente en exceso
2. COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR
a) PARTE ACTIVA : NUCLEO Y DEVANADOS
b) TANQUE O CUBA
c) ACCESORIOS
NUCLEO APILADO
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NUCLEO TRIFASICO CORE Y ACORAZADO
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CLASIFICACION DE LOS DEVANADOS
Los devanados de un transformador se pueden clasificar en Baja y Alta Tensión.
Esta clasificación tiene importancia para los efectos de la realización práctica de los devanados,
debido a que los criterios constructivos para la realización de los devanados de baja tensión son
distintos a aquellos adoptados para la fabricación de los de alta tensión.
Devanados de Baja Tensión
Se construyen de una espira única de conductor redondo, el conductor redondo se usa en los de
pequeña potencia con conductores de diámetro hasta 3–3.5mm, el aislamiento de estos
conductores puede ser algodón o papel, muy raramente con esmalte, para mediana y gran
potencia se usa más frecuentemente el conductor tipo rectangular en forma de placa con
aislamiento de papel.
Devanados de Alta Tensión
En los transformadores de potencia, los devanados de alta tensión con muchas espiras y
corriente relativamente baja, son conductores circulares, con diámetros máximos de 2,5 a
3,0mm.; las bobinas de los devanados de alta tensión, dependiendo de la técnica de fabricación
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usada y del nivel de tensión, se pueden tener de dos tipos: el tipo helicoidal, con conductores en
varias capas y el Discoidal, con bobinas tipo disco “o galleta”
3. CLASIFICACION DE TRANSFORMADORES
3.1 DEPENDIENDO DE LA RED DE SUMINISTRO DE ENERGÍA
Transformadores de distribución
Para montaje en postes, opera con potencias hasta de 150 kVA (kilovolt ampere) y
transformación de 13.200 a 240 o 120 V.

Transformadores tipo subestación
Para montaje sobre el piso o en plata forma especialmente construida, opera con potencias de
225 a 2.000 kVA y tensiones hasta de 34.500 V.

Transformadores de potencia
Para montaje sobre el piso o en plataformas especiales, opera con potencias superiores a 2000
kVA y con tensiones hasta 115.000 V. Normalmente las características técnicas están
coordinadas con los requerimientos específicos de cada proyecto
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION 75 kVA
3.2 De pendiendo el número de bobinas
Transformador Monofásico
Los Transformadores Monofásicos son fabricados con núcleo enrollado de tipo acorazado,
diseñados para pérdidas bajas en hierro y cobre. El tanque es cilíndrico y su tapa es asegurada con
el sistema aro-tornillo, todos los contornos son redondeados y las superficies horizontales tienen
ángulo de declive para evitar el represamiento de agua en su interior.
Transformador Trifásico
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Un sistema trifásico se puede transformar empleando 3 transformadores monofásicos, los circuitos
magnéticos son completamente independientes, sin que se produzca reacción o interferencia alguna
entre los flujos respectivos.
Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifásico compuesto de un único núcleo
magnético en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitúan los arrollamientos primario
y secundario de cada una de las fases, constituyendo esto un transformador trifásico
3.3 Con relación al tipo de medio aislante y refrigerante

Transformadores sumergidos en aceite
Pueden ser con ventilación natural o con ventilación forzada, ésta última aplicable por costos, a
transformadores con potencias superiores a 2.000 kVA.
Cuando por especificaciones muy particulares en el diseño o empleo se requieran sistemas
especiales se pueden construir transformadores en los que por medio de bombas exteriores el
aceite circula forzadamente a través de radiadores ventilados adecuadamente.

Transformadores tipo seco
Son de fabricación especial y se caracterizan porque el núcleo y los devanados no están
sumergidos en un líquido aislante y refrigerante. Las bobinas están fabricadas con arrollamientos
de aluminio y el aislamiento está constituido por una mezcla de resina epóxica y harina de
cuarzo, siendo un material resistente a la humedad e ignífugo (no combustible, es decir no
incendiable).
4. TIPOS DE AISLAMIENTOS DE UN TRANSFORMADOR
 Madera:

En electrotecnia se emplean por lo general maderas duras, como el roble y el nogal, el principal
inconveniente de la madera es que es higroscópica, su rigidez dieléctrica disminuye en
presencia de humedad o lluvia, puede emplearse como aislante contra sobre tensiones
atmosféricas, sobre los postes de madera utiliza dos en líneas de distribución eléctrica.
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Papel:
Se fabrica con pulpa de madera o fibras vegetales, el más utilizado como papel aislante es el
papel Kraft el cual puede impregnarse fácilmente, se emplea para aislamientos de conductores y
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cables, para hojas laminadas y tubos impregnados o como refuerzo en aislamientos
compuestos, mediante la impregnación del papel con barnices, aceites, resinas se consiguen
varios resultados:
- Se llenan los poros del papel y se tiende a eliminar la humedad.
- Aumenta la rigidez dieléctrica.
- Aumenta la resistencia al calor.
- Se reduce la tendencia a la contracción.
- Aumenta la conductividad térmica del papel, resultando de ello una mejor eliminación de calor.

Aceites minerales:
Se utiliza en todas las aplicaciones electro técnicas que necesitan aceites aislantes (
interruptores, condensadores, transformadores, etc)
La constante dieléctrica de los aceites minerales es baja, ya que ellos son esencialmente no
polares, la resistencia dieléctrica varía considerablemente con el estado de pureza; es
económico en comparación con otros aceites aislantes, se inflama cuando es descompuesto por
el calor o por el arco eléctrico ya que entre sus productos de descomposición se encuentra el
hidrógeno que reacciona violentamente con el oxígeno y esta reacción produce incendio y
explosión.
Los aceites minerales representan el 90% del volumen de ventas de aceites dieléctricos a nivel
mundial, casi todo usado en transformadores e interruptores de potencia.
Una cantidad menor es usada en capacitores y cables.
Una composición típica de un buen aceite dieléctrico responde a las siguientes proporciones:
-Hidrocarburos Aromáticos:4 a 7%
-Hidrocarburos Isoparafínicos:45 a 55%
-Hidrocarburos Nafténicos:50 a 60%

Aceites aislantes:
Son hidrocarburos refinados de depósitos de petróleo crudo, se emplean en transformadores e
interruptores por inmersión de estos equipos, además de su utilización en la fabricación de barnices
aislantes, una de las ventajas de todos los aceites aislantes es su propiedad de autoregenerarse
después de una perforación dieléctrica o una descarga disruptiva, aunque si esta es muy elevada,
puede sobrecalentar el aceite provocando su combustión.
Siliconas:
Pose en gran estabilidad térmica, buena inercia química, muy pequeña tensión interfacial,
excelentes propiedad es dieléctricas, resistencia al oxígeno, al ozono y al efecto corona, resistencia a
los agentes químicos agresivos, ausencia de envejecimiento a los agentes climatológicos y excelente
resistencia a las sobrecargas a frecuencia industrial.
5. AISLAMIENTOS EN TRANSFORMADORES
En su vida la mayoría de maquinas eléctricas, los transformadores dependen del
comportamiento de sus aislamientos para las condiciones normales de operación, por esta razón
las asociaciones de fabricantes de equipo eléctricos han designado cuatro tipos de aislamientos:
 Aislamiento Clase A:
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Diseñado para operar a nomás de 55°C de elevación de temperatura, para en los
transformadores tipo seco, prevenir accidentes con materiales combustibles.
 Aislamiento Clase B:
 La Elevación de temperatura puede no exceder los 80°C en las bobinas, por lo general son mas
pequeños que los que usan aislamiento Clase A.
 Aislamiento Clase F:
 Esta clasificación se relaciona con elevaciones de temperatura en las bobinas de hasta 115°C.
Por lo general, corresponden a transformadores pequeños tipo distribución de hasta 250 kVA.
 Aislamiento Clase H:
Esta clase de material es aislantes permiten diseñar para elevaciones de temperatura de 150°C
cuando esta operando el transformador a una temperatura ambiente de 40°C, para que alcance hasta
los 190°C y con el punto mas caliente no exceda a 220°C. Los materiales aislantes de clase H son:
mica, fibra de vidrio, asbestos, elastómeros y silicones o resinas a base de esto
6. MÉTODOS DE ENFRIAMIENTO
 La norma UNE EN 60076 normaliza la designación de los transformadores según el sistema de
refrigeración utilizado. Dicha representación utiliza cuatro letras, cuyo significado se recoge a
continuación:
 Primera letra: Medio de refrigeración interno en contacto con los arrollamientos.
 O Aceite mineral o líquido aislante sintético con punto de inflamación ≤ 300ºC.
 K Líquido aislante con punto de inflamación >300ºC.
 L Líquido aislante con punto de inflamación no medible.
 Segunda letra:
 Modo de circulación del medio de refrigeración interno.
 N Circulación natural por termosifón a través del sistema de refrigeración y en los arrollamientos.
 F Circulación forzada a través del sistema de refrigeración, circulación por termosifón en los
arrollamientos.
 D Circulación forzada a través del sistema de refrigeración, dirigida desde el sistema de
refrigeración hasta al menos los arrollamientos principales.
 Tercera letra: Medio de refrigeración externo.
 A Aire.
 W Agua.
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Enfriamiento tipo ONAN: Los transformadores estándar están provistos de radiadores
adosados a la cuba para una refrigeración natural.
Enfriamiento tipo ONAF: Bajo demanda pueden suministrarse con un equipo de ventilación que
funciona de modo automático.
Enfriamiento tipo OFAF: También pueden realizarse con circulación forzada de aceite y aire
(OFAF).
Enfriamiento tipo OFWF: Mediante aero-refrigerantes o circulación forzada de aceite y agua
(OFWF) mediante hidro-refrigerantes.
7. DATOS DE PLACA DE UN TRANSFORMADOR
La placa característica será metálica e inoxidable fijada al fondo del compartimiento de conexiones.
Tendrá la siguiente información en español:
- Nombre del fabricante.
- Número de serie.
- Año de fabricación.
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- Número de fases.
- Frecuencia.
- Capacidad (KVA).
- Voltaje nominal primario(Voltios).
- Voltaje nominal secundario(Voltios).
- Voltaje nominal en cada derivación (Voltios).
- Nivel básico de aislamiento-BIL(KV)
- Aumento promedio de temperatura en devanados(˚C).
- Temperatura ambiente promedio diaria (40˚C).
- Impedancia (%)
- Peso total aproximado (Kg)
- Diagrama de conexión (Unifilar)
- Identificación del líquido aislante.
- Litros aproximados del líquido aislante.
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