Autotransformadores

Autotransformadores
5.1.
Definición
5.1. El autotransformador es un aparato que funciona en forma semejante al transformador, sólo que la
transferencia de energía se hace por inducción magnética y conducción eléctrica, debido a que los devanados
están unidos eléctricamente.
El circuito representativo es el siguiente:
El uso del autotransfonnador está limitado, debido a que sus devanados están conectados eléctricamente y
el nivel de aislamiento sólo permite la operación con pequeñas relaciones de transformación (generalmente
2/1).
El estudio del autotransformador se hace por lo general a partir del transformador.
Los voltajes inducidos son:
E p  ( 4 .4 4 f  N a c )(1 0
8
E p  ( 4 .4 4 f  N b c )(1 0
8
vo lts )
(5.1)
vo lts )
(5.2)
Dividiendo 5.1 y 5.2
Ep
Es

N ac
N bc
EL TRANSFORMADOR OPERANDO COMO AUTOTRANSFORMADOR
Consideremos un transformador monofásico como el de la siguiente figura:
(5.3)
Al conectarlo como autotransformador el circuito queda como sigue:
Tomando el nodo (b)
I s  I ac  I cb
Dividimos la ecuación 5.4 entre Iab
Is
I ab
1
I cb
I ab
I ab  I p
Is
Ip
Is
Ip
I cb
I ab
1
1
I cb
Ip
I cb
Ip
 a 1
(5.5)
Si consideramos que las pérdidas son despreciables tenemos Para el siguiente circuito la ecuación de
equilibrio.
Potencia de entrada = Potencia de salida.
I 1V pi  V 2 ( I 1  I 2 )
(5.6)
De la ecuación (5)
I cb  I ab ( a  1 )
En este caso Iab = Ip
I cb  I p ( a  1)
Ps  V p I p ( a  1)
(5.7)
La potencia para el transformador.
PT  V p I p
Paut  V p I 1
(5.8)
PT  (V p  V s ) I 1
(5.9)
Dividiendo las ecuaciones (8) y (9) se obtiene la relación entre la
Potencia del autotransformador y el transformador.
V p I1
Paut

PT
( v p V s ) I1
Paut  PT X
Vp
v p V s
La ecuación (5.10) nos permite obtener la potencia de un transformador cuando se conecta como un
autotransformador.
Ejemplo 5.1.
Considere un transformador cuya capacidad normal de d(>s devanados es de 100 KVA y su relación de
11,500/2,300 volts. Si sus devanados se conectan de tal manera que opera como autotransformador calcule
la capacidad para estas condiciones. El secundario está a 11,500 volts.
Para el transformador:
P
100 , 000
Is 

 43.5 am ps
Vs
2 ,300
Ip 
P
Vp

100 , 000
11,500
 8.7 am ps
La corriente en el secundario del autotransformador.
I sa  43.5  8 .7  5.2
La potencia del autotransforinador es:
Pa  V s I s  11,500 X 52.2  600 K V A
Ejemplo 5.2.
Se tiene un transformador monofásico de 10 KVA de relación de transformación de 2,300/230 y se
conecta como autotransformador para alimentar una carga a 2,300 volts. Calcular la potencia en tales
condiciones.
P   PT
Vp
V p  Vs
 10 X
2 ,530
2 ,530  2 ,300
5.2. Autotransformadores trifásicos
 10 X
2 ,530
230
 110 K V A
Los autotransformadores trifásicos se fabrican para diferentes usos. Las conexiones más comunes son:
a) Conexión delta.
b) Conexión estrella.
c) Conexión delta abierta-delta abierta.
(a) Conexión estrella sin neutro
(b) Conexión estrella.
(c) Conexión delta abierta-delta abierta.
PRUEBAS A TRANSFORMADORES
Todas las pruebas que se hacen en los transformadores se efectúan en forma semejante en los
autotransformadores.
5.3. Aplicaciones del autotransformador
Las aplicaciones más comunes del autotransformador son las siguientes:
a) Arranque de motores (arranque a voltaje reducido).
b) Interconexión de líneas.
c) Bancos de tierra.
d)
Como regulador de voltaje.
BIBLIOGRAFIA
Curso de transformadores y motores trifásicosde inducción
Ing Gilberto Enríquez Harper
Editorial Limusa