Montaje y mantenimiento de transformadores. ELEE0109

Por Ramón Guerrero Pérez

Libro especializado que se ajusta al desarrollo de la cualificación profesional y adquisición del certificado de profesionalidad "ELEE0109. MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN". Manual imprescindible para la formación y la capacitación, que se basa en los principios de la cualificación y dinamización del conocimiento, como premisas para la mejora de la empleabilidad y eficacia para el desempeño del trabajo.

• Idioma: Español
• Editorial: IC Editorial
• Fecha de lanzamiento: 28 jun 2023
• ISBN: 9788411037235

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Capítulo 1

Características y funcionalidad de transformadores

Contenido

1. Introducción

2. Principios de funcionamiento. ITC-BT- 48

3. Relación de transformación

4. Empleo de transformadores. Clasificación

5. Transformadores trifásicos

6. Esquemas de conexiones

7. Acoplamiento de transformadores

8. Regulación de tensión

9. Ensayos

10. Placa de características de un transformador

11. Componentes de un transformador

12. Núcleo, devanados o bobinas, aislamientos, herrajes, terminales y conexiones

13. Resumen

1. Introducción

El transformador es una máquina eléctrica estática, ya que no tiene partes móviles. Su finalidad es transferir la energía eléctrica de un circuito a otro según el principio de inducción electromagnética. Por lo general, esta transferencia energética consiste en variaciones de tensión e intensidad que se basan en el incremento o decremento de la potencia entregada respecto a la recibida.

La transformación se lleva a cabo sin ningún tipo de movimiento mecánico y con una pérdida de rendimiento mínima, lo que hace que el transformador sea una máquina eléctrica muy útil y rentable.

En este capítulo se expondrán diversas nociones básicas relacionadas con los transformadores. Por ejemplo, se conocerá el principio de funcionamiento de estas máquinas, los elementos básicos que las constituyen, los criterios de clasificación y las tipologías más importantes que existen, los montajes y las pruebas más significativas (ensayos) que se realizan para determinar las características de funcionamiento, la normativa relacionada, etc.

2. Principios de funcionamiento. ITC-BT- 48

El transformador convencional es un elemento eléctrico que está constituido por dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de manera que cuando circula una corriente eléctrica por la primera bobina (primaria) se genera una inducción magnética que afecta a la segunda (secundaria), por lo que se produce una transferencia de potencia.

Transformador

2.1. Funcionalidad y principio de funcionamiento

El transformador funciona gracias al denominado principio de inducción electromagnética, siendo capaz de:

Aumentar o disminuir la tensión eléctrica recibida.

Modificar valores de frecuencia.

Equilibrar o desequilibrar circuitos eléctricos dependiendo de la aplicación o la necesidad.

Permitir el transporte del suministro eléctrico desde las centrales generadoras hasta los lugares de consumo.

Aislar circuitos.

Para comprender el funcionamiento de un transformador es fundamental conocer tanto la forma en la que se produce el fenómeno de inducción electromagnética como la manera en la que se origina la transferencia de potencia o energía.

La siguiente imagen muestra un circuito magnético básico, constituido por un núcleo de material magnético en el que se han conectado dos devanados denominados primario (entrada) y secundario (salida). Estos devanados consisten en dos circuitos eléctricos independientes:

Circuito primario. Está conectado a una fuente de alimentación de corriente alterna (Vca) y sus devanados conforman una bobina de N1 espiras (vueltas).

En la corriente alterna, los electrones no se desplazan en un único sentido, ya que varían su magnitud y trayectoria unas 50 veces por segundo (frecuencia). Este tipo de corriente es la que llega a las tomas de alimentación de las viviendas.

Circuito secundario. Sus devanados conforman otra bobina de N2 espiras. Este es el circuito de salida del transformador.

Al alimentar con corriente alterna el devanado primario, circulará por el mismo una corriente alterna (I1) que producirá una fuerza magnetomotriz que provocará que se establezca un flujo magnético (Φ1) a través del núcleo.

Al estar canalizado a través del núcleo, el flujo Φ1 induce en las espiras del devanado secundario una fuerza electromotriz (E2).

Este flujo Φ1 también afecta a las espiras del devanado primario, en las que se induce una fuerza contraelectromotriz (E1) que se opone a la tensión de alimentación. Esto último provoca un descenso en la intensidad de alimentación (I1).

Si se conectara una carga (por ejemplo, una resistencia) al devanado secundario, circularía por él una intensidad I2, la cual produciría un nuevo flujo magnético (Φ2) opuesto al anterior (Φ1). Esto daría lugar a que el flujo resultante que circula a través del núcleo disminuya (se restarían, ya que tienen sentidos opuestos), lo que provocaría también una disminución de E1 (fuerza contra electromotriz) y un aumento de I1.

Nota

Como la fuerza contraelectromotriz es directamente proporcional al flujo generado por el devanado primario (Φ1), al disminuir este (debido a la oposición de Φ2), se produce un aumento de la corriente I1.

El aumento de la corriente que circula por el devanado secundario (I2) provoca también un incremento de la intensidad que circula por el primario (I1). Todo ello sin que sea necesario conectar ambos devanados.

2.2. Normativa relacionada. ITC-BT-48

El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) constituye un conjunto de normativas que regula las condiciones de instalación, mantenimiento y explotación que deben cumplir las instalaciones de baja tensión.

Definición

Instalaciones de baja tensión

Según el REBT, se consideran de baja tensión aquellas instalaciones eléctricas cuyo voltaje sea menor o igual a 1.000 V en corriente alterna o 1.500 V en corriente continua.

El Reglamento, que se encuentra actualmente en vigor, fue aprobado por el Real Decreto 842/2002 de 2 de agosto y publicado en el BOE núm. 224 del miércoles 18 de septiembre.

El REBT está estructurado en dos partes fundamentales. La primera, corresponde a una serie de articulados (29) que establece las condiciones legales y administrativas que deben cumplir las instalaciones de baja tensión. La segunda parte, establece una serie de instrucciones (51), denominadas como ITC-BT, que establecen los requisitos técnicos de dichas instalaciones.

La ITC-BT-48 es la instrucción técnica que desarrolla las condiciones de instalación de los siguientes tipos de receptores:

Transformadores y autotransformadores.

Reactancias y rectificadores.

Condensadores.

A continuación se desarrollará la ITC-BT-48, cuyo texto ha sido extraído del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (Real Decreto 842/2002).

Objeto y campo de aplicación

El objeto de la presente instrucción es determinar los requisitos de instalación de transformadores, autotransformadores, reactancias, rectificadores y condensadores.

Los receptores objeto de esta instrucción cumplirán los requisitos de las directivas europeas aplicables conforme a lo establecido en el artículo 6 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

Condiciones generales de instalación

La instalación de los receptores incluidos en la ITC-BT-48 satisfará, según los casos, las especificaciones aplicables a los locales (o emplazamientos) donde haya que realizarse.

Las conexiones de estos receptores se realizarán con los elementos de conexión adecuados a los materiales a unir; es decir, en el caso de bobinados de aluminio, con piezas de conexión bimetálicas.

Estos receptores serán instalados de forma que dispongan de ventilación suficiente para su refrigeración correcta.

Transformadores y autotransformadores

Los transformadores que puedan estar al alcance de personas no especializadas estarán construidos o situados de manera que sus arrollamientos y elementos bajo tensión, si esta es superior a 50 V, sean inaccesibles.

Los transformadores en instalación fija no se montarán directamente sobre partes combustibles de un edificio; y cuando sea necesario instalarlos próximos a las mismas, se emplearán pantallas incombustibles como elementos de separación.

La separación entre los transformadores y estas pantallas será de 1 cm cuando la potencia aparente del transformador sea inferior o igual a 3.000 VA. Esta distancia se aumentará proporcionalmente a la potencia cuando esta sea mayor. Los transformadores en instalación fija provistos de un limitador de temperatura apropiado, cuando su potencia aparente no exceda de 3.000 VA, podrán montarse directamente sobre partes combustibles.

El empleo de autotransformadores no será admitido si los dos circuitos conectados a ellos no tienen un aislamiento previsto para la tensión mayor.

Nota

El principio de funcionamiento de un autotransformador es el mismo que el de un transformador. La diferencia entre ambos radica en que, en los autotransformadores, una parte del devanado es compartido entre los circuitos primario y secundario.

En la conexión de un autotransformador a una fuente de alimentación con conductor neutro, el borne del extremo del arrollamiento común al primario y al secundario se unirá al conductor neutro.

Reactancias y rectificadores

La instalación de reactancias y rectificadores responderá a los mismos requisitos generales que los señalados para los transformadores.

Definición

Reactancia

Bobina autoinducida que se instala en el circuito de un tubo fluorescente y que tiene la misión de producir el encendido de la misma mediante descargas de voltaje elevado.

Rectificador

Dispositivo o circuito electrónico capaz de transformar una