Transformadores Eléctricos – Control y Selección
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Conjunto de flashcards que abarcan conceptos clave de transformadores de control (step‐down), factores de inrush, taps, y el procedimiento de selección de transformadores según lecturas de MAIN-2025.
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Se producen tres ondas de voltaje separadas (desfasadas) 120° entre sí cuando el campo magnético corta las bobinas.
¿Cuántos alambres requiere la conexión de una carga monofásica?
Dos alambres.
![Tres o cuatro alambres. [Imagen: Diagrama de conexión trifásica con tres o cuatro alambres]](https://knowt-user-attachments.s3.amazonaws.com/ba960e6c-2db5-4108-9397-e6580f75eb15.png)
¿Cómo comparan los caballos de fuerza de los motores trifásicos con los monofásicos para tamaños similares?
Los motores trifásicos tienen aproximadamente 150 % más caballos de fuerza que los monofásicos de tamaño similar.
¿Cómo comparan los kVA de los transformadores trifásicos con los monofásicos para tamaños similares?
Los transformadores trifásicos tienen aproximadamente 150 % más kVA que los monofásicos de tamaño similar.
¿Qué tamaño de conductores requieren los sistemas trifásicos balanceados comparados con sistemas monofásicos para el mismo kVA?
En sistemas trifásicos balanceados, los conductores necesitan ser aproximadamente 75 % del tamaño de los conductores de sistemas monofásicos (2 alambres) para la misma potencia en kVA.
¿Qué víaja cada onda de voltaje en un sistema trifásico?
Cada onda de voltaje viaja por un conductor.
¿Cuáles son las dos conexiones básicas en sistemas trifásicos?
Conexión delta (Δ) y conexión estrella (Y).
¿Qué es la conexión Y en un sistema trifásico?
Se forma conectando entre sí cada extremo de cada embobinado trifásico.
¿Qué es la tensión de fase en conexión Y?
Es la tensión entre un extremo de una bobina y el punto neutro común.
¿Qué es la tensión de línea en conexión Y y cómo se relaciona con la tensión de fase?
Es la tensión medida entre dos conductores de línea y se cumple V_{línea} = \sqrt{3}\,V_{fase}.
¿Cómo se relacionan la corriente de fase y la corriente de línea en conexión Y?
En conexión Y balanceada, la corriente de línea es igual a la corriente de fase: I_{línea} = I_{fase}.
¿Cómo se relaciona el voltaje de línea con el voltaje de fase en conexión Y?
E_{línea} = E_{fase} \cdot \sqrt{3}.
¿Cómo se calcula el voltaje de fase a partir del voltaje de línea en conexión Y?
E_{fase} = \frac{E_{línea}}{\sqrt{3}} .
¿Cómo se relacionan la corriente de línea y la corriente de fase en conexión Y?
I_{línea} = I_{fase} .
¿Qué es la conexión Δ en un sistema trifásico?
Se forma conectando cada carga inductiva una a continuación de otra hasta que los tres extremos quedan unidos en forma de triángulo.
¿Cómo se relacionan el voltaje de fase y el voltaje de línea en conexión Δ?
En conexión Δ, V_{fase} = V_{línea}.
¿Cómo se relacionan la corriente de línea y la corriente de fase en conexión Δ?
I_{línea} = \sqrt{3}\,I_{fase}; por ejemplo, si I_{fase} = 10\text{ A}, entonces AI_{línea} \approx 17.32\text{ A}.
¿Cómo se relaciona el voltaje de línea con el voltaje de fase en conexión Δ?
E_{línea} = E_{fase} .
¿Cómo se relaciona la corriente de línea con la corriente de fase en conexión Δ?
I_{línea} = \sqrt{3}\,I_{fase} y I_{fase} = \frac{I_{línea}}{\sqrt{3}} .
¿Cuáles son las conexiones básicas disponibles en un sistema trifásico?
Conexión en Y (estrella) y conexión Δ (triangular).
¿Qué voltajes de línea y de fase proporciona una subestación con conexión Y?
Voltajes de línea: 4.16 kV / 8.32 kV / 13.2 kV; voltajes de fase (fase a neutro): 2.4 kV / 4.8 kV / 7.62 kV.
¿Qué voltajes de línea proporciona una subestación con conexión Δ?
4.16 kV / 7.2 kV / 13.2 kV.
¿Cuál es la fórmula de la potencia aparente en un circuito trifásico usando valores de línea?
P_{apa} = \sqrt{3}\,E_{línea}\,I_{línea} \quad (\mathrm{VA})
¿Cuál es la fórmula de la potencia aparente en un circuito trifásico usando valores de fase?
P_{apa} = 3\,E_{fase}\,I_{fase} \quad (\mathrm{VA})
¿Cómo se calcula la potencia real en un circuito trifásico usando valores de línea?
P_{ver} = \sqrt{3}\,E_{línea}\,I_{línea}\,\mathrm{PF} \quad (\mathrm{W})
¿Cómo se calcula la potencia real en un circuito trifásico usando valores de fase?
P_{ver} = 3\,E_{fase}\,I_{fase}\,\mathrm{PF} \quad (\mathrm{W})
P_{X} = \sqrt{3}\,E_{LX}\,I_{LX} \quad (\mathrm{VAr})
P_{X} = 3\,E_{FX}\,I_{FX} \quad (\mathrm{VAr})
P_{X} = \sqrt{P_{apa}^2 \;-\; P_{V}^2}
¿Cuál es el voltaje de línea de la carga?
480 V
E_{fase\,carga} = E_{línea\,carga} = 480\,\text{V}
I_{fase\,carga} = \frac{E_{fase\,carga}}{Z} = \frac{480\,\text{V}}{8\,\Omega} = 60\,\text{A}
I_{línea\,carga} = \sqrt{3}\,I_{fase\,carga} = 60\,\text{A} \times \sqrt{3} \approx 103.93\,\text{A}
I_{línea\,gen} = I_{línea\,carga} = 103.93\,\text{A}
E_{fase\,gen} = \frac{E_{línea\,gen}}{\sqrt{3}} = \frac{480\,\text{V}}{\sqrt{3}} \approx 277.12\,\text{V}
P_V = 3\,E_{fase\,carga}\,I_{fase\,carga}\,\text{PF} = 3 \times 480\,\text{V} \times 60\,\text{A} \times 1 = 86.4\,\text{kW}
E_{L2} = 440\text{ V}
E_{F2} = E_{L2} = 440\text{ V}
I_{F2} = \frac{E_{F2}}{Z_2} = \frac{440\text{ V}}{6\;\Omega} \approx 73.3\text{ A}
I_{L2} = \sqrt{3}\,I_{F2} \approx 73.3\text{ A} \times \sqrt{3} \approx 127\text{ A}
E_{F1} = \frac{E_{L1}}{\sqrt{3}} = \frac{440\text{ V}}{\sqrt{3}} \approx 254\text{ V}
I_{F1} = \frac{E_{F1}}{Z_1} = \frac{254\text{ V}}{4\;\Omega} \approx 63.5\text{ A}
I_{L1} = I_{F1} = 63.5\text{ A}
E_{F\text{gen}} = \frac{E_{L\text{gen}}}{\sqrt{3}} = \frac{440\text{ V}}{\sqrt{3}} \approx 254\text{ V}
P_V = 3\,E_{F\text{gen}}\,I_{F\text{gen}}\,\text{PF} = 3 \times 254\text{ V} \times 190.5\text{ A} \times 1 \approx 145.18\text{ kW}
Son máquinas que transfieren energía eléctrica de un circuito (primario) a otro (secundario) por inducción magnética mutua. El campo magnético es guiado del primario al secundario por el entrehierro.
Cuando una corriente alterna pasa por una bobina, genera un campo magnético oscilante; este campo cortante induce una fuerza electromotriz (EMF) en la bobina secundaria, y al formarse un circuito en la secundaria, circula una corriente que a su vez genera su propio campo magnético.
Depende del acoplamiento magnético entre las bobinas primaria y secundaria, es decir, de qué porcentaje del flujo magnético del primario atraviesa la secundaria.
\frac{V_p}{V_s} = \frac{I_s}{I_p} = \frac{N_p}{N_s}
![El secundario tiene más vueltas que el primario ($$N_s > N_p$$), por lo que $$V_s > V_p$$ y $$I_s < I_p$$. \[Imagen: Ejemplo de transformador elevador con relación de vueltas 1:2 y valores numéricos]](https://knowt-user-attachments.s3.amazonaws.com/d4513c3f-22c0-4147-979b-51fac8f87035.png)
![El secundario tiene menos vueltas que el primario ($$N_s < N_p$$), por lo que $$V_s < V_p$$ y $$I_s > I_p$$. \[Imagen: Ejemplo de transformador reductor con relación de vueltas 2:1 y valores numéricos]](https://knowt-user-attachments.s3.amazonaws.com/735c5764-0c26-41f3-93fb-0e39d5d4e4c8.png)
Z_p = \left(\frac{N_p}{N_s}\right)^2 \, Z_L
Si V_p = 110\text{ V}, N_p = 100 vueltas y N_s = 400 vueltas, ¿cuál es V_s?
\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p} \quad\Longrightarrow\quad V_s = V_p \cdot \frac{N_s}{N_p} = 110\text{ V} \times \frac{400}{100} = 440\text{ V}
\frac{I_s}{I_p} = \frac{N_p}{N_s} \quad\Longrightarrow\quad I_s = I_p \cdot \frac{N_p}{N_s} = 20\text{ A} \times \frac{100}{400} = 5\text{ A}
Un transformador con V_p = 480\text{ V} y relación de vueltas 10:1 alimenta una carga de 12\,\Omega.
a) ¿Qué corriente circula por la carga?
b) ¿Cuál es la potencia aparente en kVA del transformador?
a)
1. V_s = \frac{V_p}{10} = \frac{480\text{ V}}{10} = 48\text{ V}
2.I_s = \frac{V_s}{R_{\text{carga}}} = \frac{48\text{ V}}{12\,\Omega} = 4\text{ A}
b) S = V_s \cdot I_s = 48\text{ V} \times 4\text{ A} = 192\text{ VA} = 0.192\text{ kVA} \
En el siguiente transformador, V_p = 120\text{ V}, N_s = 800, V_s = 500\text{ V} y Z_L = 1200\,\Omega. Determine los valores faltantes y la potencia transferida en kVA.
Relación de vueltas:
NpNs=VpVs⟹Np=Ns⋅VpVs=800×120500=192 vueltas\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} \quad\Longrightarrow\quad N_p = N_s \cdot \frac{V_p}{V_s} = 800 \times \frac{120}{500} = 192 \text{ vueltas}Corriente secundaria:
Is=VsZL=500 V1200 Ω≈0.417 AI_s = \frac{V_s}{Z_L} = \frac{500\text{ V}}{1200\,\Omega} \approx 0.417\text{ A}Corriente primaria (ideal):
Ip=Is⋅NsNp=0.417 A×800192≈1.737 AI_p = I_s \cdot \frac{N_s}{N_p} = 0.417\text{ A} \times \frac{800}{192} \approx 1.737\text{ A}Potencia aparente:
S=Vs⋅Is=500 V×0.417 A≈208.5 VA=0.2085 kVAS = V_s \cdot I_s = 500\text{ V} \times 0.417\text{ A} \approx 208.5\text{ VA} = 0.2085\text{ kVA} [Imagen: Transformador con VpV_p, VsV_s, NpN_p, NsN_s, IsI_s y ZLZ_L]
¿Cómo se clasifican los transformadores según el número de fases y el propósito? ++
Enfriados por aire (secos): convección natural o forzada.
Sumergidos en aceite (mojados): autoenfriados o con convección forzada.
Según fases: monofásicos o trifásicos.
Según propósito: de voltaje (altera tensión) o de corriente (altera corriente).
¿Qué son los transformadores de potencia?
Son transformadores que se usan en los sistemas de transmisión y distribución de potencia.
¿De qué depende la potencia nominal (kVA) de un transformador de potencia?
La potencia nominal está limitada por el método de enfriamiento usado en el transformador.
¿Cómo afecta el calibre del alambre del devanado a la corriente nominal de un transformador?
Al aumentar el calibre del alambre del devanado, la corriente nominal del transformador se incrementa.
¿Cómo se incrementa el voltaje nominal (kV) de un transformador?
El voltaje nominal se incrementa al aumentar el voltaje nominal del material aislante usado en el transformador.
¿Qué es un transformador de distribución?
Es el tipo de transformador donde se cambia el voltaje provisto por LUMA/AEE a los voltajes de uso residencial, comercial o industrial.
¿Qué son los transformadores monofásicos?
Son transformadores que solo requieren un devanado tanto en el primario como en el secundario para funcionar.
¿Qué son los transformadores trifásicos?
Son transformadores que tienen tres bobinas interconectadas tanto en el primario como en el secundario, formando una conexión Δ o Y.
¿Qué es un transformador de control?
Un transformador ‘Step-Down’ de voltaje usado para suministrar potencia a dispositivos de un circuito de control de una máquina.
¿Qué voltajes entregan comúnmente los transformadores de control?
Proveen voltajes de 12 V, 24 V o 120 V.
¿Cómo pueden configurarse las bobinas en un transformador de control?
Pueden tener una o dos bobinas en el primario y una bobina en el secundario.
¿Qué son los taps en un transformador?
Son puntos de conexión a lo largo del devanado del transformador.
¿Para qué se usan los taps en un transformador?
Para cambiar la relación de vueltas y compensar por alto o bajo voltaje de la línea de servicio.
¿Cómo se designan los taps del primario en un transformador?
Con la letra H
¿Cómo se designan los taps del secundario en un transformador?
Con la letra X.
