Refrigeracion empleadas en transformadores.

 Por lo general los fabricantes suelen construir dos tipos de transformadores.

1) Los transformadores secos. 

2) Los transformadores sumergidos en líquidos.

1) Los transformadores secos se emplean por lo general para mediana potencia (desde 1000v hasta 34,5kv), estos utilizan el aire circundante como medio refrigerante y aislante. Como el aire no refrigera ni aísla tan bien como el aceite, las distancias entre las partes sometidas a tensión deben ser mayores. Se construyen también transformadores en seco en los que los arrollamientos de alta y baja tensión se encuentran totalmente incluidos en resina colada (transformador de resina colada).

Transformador trifásico en seco.

2) Transformadores rellenos de líquido.

La parte activa (núcleo de hierro y arrollamiento) está unida mediante una construcción de madera o de hierro formando un cuerpo rígido. Dicha parte activa de los transformadores son sumergidos en aceite mineral, vegetal o semisintetico (y hace unos 30 años atrás se empleaba el askarel era un líquido inmutable que no se igniciaba con 300 grados celsius, luego a partir de los años 80 se demuestra que es cancerígeno y que su densidad inferior a 1 hacía que sus derrames penetraban el suelo y llegaban por debajo de las aguas subterráneas, por lo que muchos fabricantes y gobiernos decidieron dejar de emplearlos). Para la refrigeración de la parte activa, unida a la tapa de la cuba, sobre la tapa de la cuba se sujetan los pasatapas (bushings) de porcelana o poliestireno y el tanque de expansión para el liquido aislante y refrigerante.

Los radiadores están conectados a la cuba, cuando la temperatura del equipo se incrementa debido a las cargas, el líquido (aceite caliente) subirá y llegará hasta el radiador, por compensacion de temperatura (aire externo) descenderá (aceite frío)  creando un ciclo del líquido refrigerante dentro del transformador.

El transformador trifasico.

 Para distribuir la energía eléctrica el tipo de corriente más utilizado no es la corriente alterna monofásica sino la corriente trifásica (corriente alterna de tres fases). Por regla general el núcleo del transformador trifásico está formado por tres columnas adyacentes dispuestas en un mismo plano y unidas entre sí por culata. Cada columna tiene un arrollamiento de alta y otro de baja tensión. Los arrollamientos de cada lado pueden estar conectados en estrella, en triángulo o zigzag (según la necesidad de tensión requerida para alimentar).

Potencia electrica (trafo ideal monofasico).

 El producto de la intensidad I por la tensión U expresa la potencia eléctrica. De las ecuaciones 1 y 2 resulta, luego de una pequeña transformación, la ecuación 3:

Ecuación 3:  U1*I1 = U2*I2

Es decir, la potencia que entrega un transformador es igual a la que absorbe.

Lógicamente, la ecuación 3 sólo es válida cuando se pueden despreciar las caídas de tensión y la intensidad en vacío. 

Así pues, un transformador transmite potencia originando pérdidas.

En este sentido, es apropiado distinguir entre:

Pérdidas en vacío: Estas se producen cuando el transformador no está sometido a carga y son principalmente las debidas al hierro. 

Pérdidas en cortocircuito: Cuando el transformador está sometido a carga estas pérdidas se suman a las pérdidas en vacío originadas en los arrollamientos y son esencialmente las producidas por el efecto Joule, es decir, la conversión de energía eléctrica en calor.

Tension de cortocircuito.

 El flujo de dispersión descrito en el anterior punto, origina en los dos arrollamientos una caída de tensión inductivo. La caída de tensión inductiva en el lado de entrada reduce la tensión a transformar.

La caída de tensión inductiva en el lado de salida reduce aún más la tensión que se esperaba conseguir en virtud de la relación entre los números de vueltas. Además de la caída de tensión inductiva mencionada, en ambos arrollamientos se producen otras caídas de tensión de carácter óhmico debido a la presencia de resistencias.

La ecuación 1, indicada anteriormente 

U1:U2 = w1:w2

Sólo es válida para el transformador sometido a carga cuando se pueden despreciar las caídas de tensión. La suma de ambas caídas de tensión, las debidas al flujo de dispersión y las de origen ohmico, se denominan tensión de cortocircuito. Dicha tensión se expresa en porcentaje de la tensión nominal. Si se aplica esta tensión al arrollamiento de entrada y se cierra en cortocircuito el arrollamiento de salida, por éste último circulará la intensidad nominal. 

Flujo de dispersión.

 Cuando un transformador está sometido a Carga, circulan corrientes por los dos arrollamientos. Todo conductor por el que lo atraviesa una corriente eléctrica crea un campo magnético que lo envuelve. Al estar formado por muchos conductores individuales un arrollamiento origina, como consecuencia de este efecto, un flujo de dispersión (ver la figura). Dicho flujo recorre principalmente el espacio que hay entre los arrollamientos, el llamado canal de dispersión, y cierra su circuito al salir de dicho canal en parte a través de la columna y en parte a través del aire y de las piezas mecánicas. El flujo de dispersión depende de la corriente de carga y de las dimensiones del canal de dispersión. (Se producirá una gran dispersión si es grande la sección del canal y pequeña su longitud).

Para minimizar el flujo de dispersión deben utilizarse arrollamientos largos dispuestos a poca distancia entre sí.

El transformador bajo carga.

 Si el circuito del apareamiento de salida se cierra a través de un receptor (por ej. Una lámpara incandescente o motor), por él circulara una corriente de carga como la representada en la figura.

Si se compara la corriente que circula por el circuito de entrada con la de salida, se comprobará que sus intensidades son inversamente proporcionales a los números de vueltas, siempre que se desprecie la corriente que circula cuando el transformador está en vacío. Esto se expresa en la fórmula que más adelante se expone:

El producto de multiplicar la intensidad por el número de vueltas en el lado de entrada es igual al producto de la intensidad por el número de vueltas en el lado de salida.

Ecuación 1. Relación de transformación.

U1:U2 = w1:w2

Ecuación 2. Ley de Ampere.

I1*w1 = I2*w2