Maquinas Electricas

50 Unidad 2

saber más 2.5. Bases y soportes auxiliares

En los talleres de reparación de Al rebobinar o reparar una máquina eléctrica, es necesario moverla continua-
máquinas eléctricas es aconsejable mente para realizar las diferentes operaciones cómodamente en la posición
disponer de un sistema hidráulico más adecuada. Si la máquina es pequeña, el operario la puede manejar con
de elevación que permita despla- soltura; sin embargo, a medida que el tamaño de la máquina aumenta, tam-
zar aquellos elementos que son de bién lo hace su peso, por lo que su manipulación puede ser una tarea tediosa
gran tamaño y peso. e incluso peligrosa.

Para facilitar los trabajos de este tipo, existen diferentes soportes y bases que per-
miten un movimiento cómodo y ergonómico de las piezas de la máquina.

Los que se nombran a continuación son algunos de los útiles que existen en el
mercado al respecto.

• Platos giratorios. Son dos discos concéntricos en los que uno de ellos es fijo y
el otro gira sobre el primero mediante un rodamiento. Sobre ellos se apoyan las
máquinas con las que se va a trabajar, permitiendo realizar tanto operaciones
de rebobinado como de soldado o cosido de devanados.

Los platos giratorios pueden se reutilizados tanto para trasformadores como
para máquinas rotativas.

vocabulario Máquina
eléctrica
Español-Inglés
Plato giratorio: turntable Plato
Fijación: clamping giratorio
Anillos sostenedores de estatores:
stator holding rings Mesa

saber más a Figura 2.38. Montaje sobre plato giratorio.

Si el estator es pesado y de gran- • Anillos sostenedores de estatores. Es un mecanismo formado por diferentes
des dimensiones, es necesario anillos concéntricos en los que se puede fijar un estator mediante un sistema
recurrir a sistemas más robustos de retención basado en tuercas rápidas. Así podremos girar el estator 360° a la
que permitan el giro mediante un vez que pivota sobre su propio eje.
sistema de accionamiento eléctri- Este mecanismo instalado en el puesto de trabajo facilita el acceso a las ranuras
co o hidráulico. y a cualquier parte del estator sobre el que se esté actuando.

a Figura 2.39. Anillo soporte de a Figura 2.40. Anillos de fijación de estatores (Cortesía de DUDEK).
estatores (Cortesía de DUDEK).

Materiales y herramientas del bobinador 51

• Soporte para rotores. De igual forma que los estatores, el soporte de rotores
o inducidos permite su fijación sobre un bastidor basado en dos contrapuntos
ajustables. El sistema facilita el giro del tambor, y con ello la inserción de bo-
binas, el zunchado y el soldado de los terminales al colector de delgas.

Mesa

a Figura 2.41. Soporte de rotores.

2.6. Equipos de soldadura

Algunos de los equipos más significativos son los siguientes:
• Soldadores. La técnica de soldadura más común para la conexión de devana-

dos en máquinas eléctricas es la de soldadura blanda. Utilizaremos soldadores
rápidos de pistola de entre 30 y 60 W, ya que su calentamiento instantáneo
les hacen muy adecuados para este tipo de trabajos. No obstante, cualquier
soldador de la potencia adecuada puede ser utilizado para realizar este tipo de
soldadura.

c Figura 2.42. Soldador a Figura 2.43. Soplete de solda-
rápido tipo pistola. dura.

• Baño de estaño. También conocido como pocillo de estaño, consiste en man-
tener en estado líquido una cantidad determinada de estaño en un recipiente
metálico, de forma que la soldadura se realiza por inmersión de los conductores
en dicho recipiente. Es especialmente útil cuando es necesario realizar nume-
rosas soldaduras. Las estaciones de baño de estaño disponen de regulación de
temperatura, así como de sistemas de seguridad que evitan que el estaño líquido
se vierta con facilidad.

• Soplete. Cuando es necesario unir una buena cantidad de hilos esmaltados,
como es el caso de máquinas cuyos devanados se construyen con varios hilos
paralelos, el uso de soldadores convencionales puede resultar excesivamente
lento. En estos casos es común el uso de pequeños sopletes, con la llama muy
direccionada, que calientan de forma rápida el mazo de conductores y realizan
la soldadura de forma casi instantánea. Además, este método evita tener que
pelar una a una las puntas de cada uno de los hilos a soldar, ya que la sola
aplicación del soplete sobre el esmalte lo funde dejando el conductor al aire.

52 Unidad 2

2.7. Instrumentos de metrología

Los instrumentos de metrología más utilizados en el taller de reparación de má-
quinas eléctricas son el calibre y el micrómetro.
• Calibre. También llamado Pie de rey, es un instrumento de medida que ofrece una

precisión mucho mayor que las reglas y los flexómetros. Se utiliza para medir piezas
y orificios de pequeño tamaño, donde la exactitud de la medida es importante.

a Figura 2.44. Calibre.

Consta de una pieza con una escala graduada fija, y otra pieza llamada nonius
(nonio) con una graduación distinta, que se desliza sobre la anterior. El núme-
ro de divisiones que presente el nonius determina la precisión del calibre de
acuerdo a la siguiente expresión:

1
Precisión =

Número de divisiones
En la reparación de máquinas eléctricas el calibre se utiliza para medir interiores,
exteriores y profundidades de piezas, por ejemplo, del carrete de un transformador.

a Figura 2.45. Medida de exterior, interior y profundidad con un calibre.

• Micrómetro. También conocido como Palmer, es un instrumento de precisión
que puede medir centésimas y/o milésimas de milímetro. Su funcionamiento se
basa en el desplazamiento de un tornillo micrométrico a través de una tuerca.
Así, la precisión del instrumento viene marcada por la longitud del avance de
dicho tornillo en cada vuelta completa (paso).

vocabulario Tope Husillo Tambor fijo

Español-Inglés Trinquete
Micrometro: micrometer Tambor móvil
Calibre: calliper Nonio
Nonio: Vernier Scale Seguro
Aislante de ranura: slot insulation Cuerpo

a Figura 2.46. Partes de un micrómetro.

Materiales y herramientas del bobinador 53

ejemplo saber más

Para realizar la medida con el micrómetro, se sitúa el objeto a medir en la En el taller de máquinas eléctricas
boca del mismo, de forma que el husillo haga cierta presión sobre él, pero sin el micrómetro se utiliza tanto para
forzarlo. medir el diámetro de los hilos (con
o sin esmalte) como el grosor de
Se supone que el micrómetro de la figura tiene un paso de rosca de 0,5 mm, los aislantes laminados.
lo que significa que cada vuelta completa que se le da al tambor giratorio, este
avanza esa distancia. El nonio del tambor giratorio esta graduado en centési- a Figura 2.47. Micrómetro midien-
mas de milímetro. Así, cada división corresponde a 0,01 mm. do hilo esmaltado.

La lectura se toma de la siguiente manera:

1. Se cuentan el número de divisiones del tambor fijo, sabiendo que cada una
de ellas corresponde a 0,5mm.

2. Se lee el valor de la línea del tambor giratorio que coincide con la línea
horizontal del tambor fijo.

3. Se suman los valores de ambos tambores obteniéndose así la medida
final.

45 40 30
0 5 10 40 0 5 10 35 0 5 10 25

35 30 20
30 25 15
25 20 10
5
Tambor fijo: 1,5 mm Tambor fijo: 3 mm
Tambor fijo: 2,5 mm
Tambor Tambor
giratorio: 0,35 mm giratorio: 0,3 mm Tambor
giratorio: 0,17 mm
Medida: 1,85 mm Medida: 3,3 mm
Medida: 2,67 mm

2.8. Cizallas

Son herramientas utilizadas para cortar los aislantes flexibles con precisión. Pue-
den ser de guillotina o de cuchilla giratoria. Existen modelos de sobremesa, como
las utilizadas en oficinas para el corte de láminas de pequeño tamaño, o de suelo,
para el corte de grandes pliegos de material aislante.

a Figura 2.48. Cizalla de suelo a Figura 2.49. Cizalla de sobremesa. a Figura 2.50. Corte de Presspan.
(Cortesía de DUDEK).

54 Unidad 2

Perno 2.9. Herramientas pare el montaje y desmontaje

Mordazas Al igual que ocurre en otras técnicas industriales, el operario de mantenimiento
y reparación de máquinas eléctricas necesitará herramientas de propósito general
Objeto a como llaves de boca fijas, llaves tubulares, lleve inglesa, llaves Allen, etc. No obs-
extraer tante, deberá disponer también de algunas herramientas para tareas específicas.
Eje Algunas de estas últimas son:
a Figura 2.51. Ejemplo de extrac-
ción del cojinete de un eje. • Extractores de agarre. Son útiles que se usan especialmente para desmontar
cualquier elemento instalado sobre un eje. En las máquinas eléctricas rotativas
facilitan la extracción, tanto de las tapas y culatas como de los rodamientos y/o
poleas que se encuentren instaladas en ellas.

vocabulario a Figura 2.52. Diferentes tipos de extractores de agarre.

Español-Inglés Están formados por dos o tres patas o mordazas que se fijan sobre el elemento a
Extractor: puller extraer y por un eje o perno roscado con final en punta cónica, que se apoya en el
Brazo: arm eje de la máquina. Así, cuando se actúa sobre el perno mediante una herramienta
Cojinete: bearing de impulsión, el sistema mecánico que une las mordazas se mueve, desplazándo-
Eje: axis las por igual y ejerciendo tal presión sobre el objeto, que lo hace deslizar de forma
Chaveta: key uniforme por el eje, evitando así que sea dañado o deteriorado.
Perno: screw / bolt
Extractor de chavetas: key pulling Existen modelos manuales o hidráulicos. Los primeros requieren una llave de
pliers boca fija o inglesa para la impulsión del perno, los segundos un sistema hidráu-
lico de aceite.

• Calentador de cojinetes. De igual forma que para desmontar una máquina
rotativa hay que extraer los cojinetes, también será necesario realizar la ope-
ración inversa en el momento del montaje. La inserción de un cojinete es una
tarea delicada, ya que una mala instalación puede provocar excentricidades en
el eje, produciendo vibraciones e, incluso, roces entre el rotor y el estator que
podrían dañarlos.

La dilatación de los cojinetes por calor facilita su inserción, por lo que es acon-
sejable utilizar los denominados calentadores de cojinetes, que los calientan por
inducción de forma uniforme y constante.

d Figura 2.53. Calentadores de co-
jinetes.

Materiales y herramientas del bobinador 55

• Extractor de chavetas. La chaveta es un elemento rectangular que se inserta a Figura 2.54. Extractor de chave-
en el eje de las máquinas rotativas para que estas se puedan acoplar con fia- tas (Cortesía de Pegamo).
bilidad a otros ejes, evitando el deslizamiento entre ellos. El desmontaje de
una máquina eléctrica de tipo rotativo pasa por retirar en algún momento la a Figura 2.55. Chavetero sin chave-
chaveta de su eje, para así poder sacar todos los elementos que se encuentran ta del eje de una máquina rotativa.
instalados sobre él. Para no dañar la chaveta y el chavetero se debe utilizar un
útil específico denominado extractor de chavetas. Este elemento consta de dos caso práctico inicial
mandíbulas que muerden la chaveta y dos ruedecillas para extraerla mediante
un sistema interno de palanca. Cuando en una máquina rotativa se
queman los devanados, se produce
• Extractor de devanados y bobinas. La exigencia de rebobinado de una máqui- una fusión de todos los elementos
na rotativa puede ser debido a numerosas causas: que se haya quemado alguna que los constituyen: hilos, barnices,
fase, que lo haya hecho todo el devanado, que se haya agarrotado el rotor, etc. aislante, etc., que hacen que se for-
En cualquier caso, cuando un operario se encuentra con un devanado comple- me una amalgama dura y compac-
tamente quemado en el que los conductores eléctricos han fundido su barniz, ta que dificulta su extracción.
fusionándolo con los aislantes de ranuras y con el barnizado de la propia má-
quina, la extracción de las bobinas puede resultar una tarea ardua de realizar.
En estas ocasiones los técnicos bobinadores recurren a numerosas tretas, como
puede ser quemar el devanado con un soplete para facilitar su extracción. Sin
embargo, esta técnica no es aconsejable, ya que un calentamiento excesivo
de la chapa magnética, la hace perder sus propiedades. Por tanto, es necesario
utilizar herramientas adecuadas para ello. En este sentido, los fabricantes han
diseñado diferentes tipos de máquinas que facilitan esta tarea. Una de ellas es
la máquina de corte y extracción que, utilizando sistemas eléctricos e hidráuli-
cos, permite la extracción de los devanados sin recurrir al calentamiento de los
mismos. En ellas, el estator de la maquina se fija sobre un soporte giratorio y,
mediante un cilindro hidráulico, se presionan los devanados, haciéndoles salir
de las ranuras en los que se encuentran alojados.

c Figura 2.56. Máquina so-
porte para la extracción de
devanados (Cortesía de DU-
DEK).

56 Unidad 2

2.10. Útiles de limpieza

La reparación y sustitución de devanados en las máquinas rotativas, tanto en su
estator como en su rotor, requieren un paso previo que consiste en limpiar ade-
cuadamente el sistema de ranuras. Esto facilitará la inserción de los aislantes y,
después, de las bobinas correspondientes.

a Figura 2.57. Limpieza de ranuras del estator de una máquina rotativa.

Las ranuras deben quedar completamente limpias de cualquier residuo del de-
vanado anterior, como pueden ser trozos de cartón aislante, esmalte de hilos
recalentados o barniz, etc. Por tanto, en el taller de reparación se debe disponer
de útiles diseñados para esta tarea como son rascadores, cepillos circulares, limas
de picado fino redondeadas, etc.

a Figura 2.58. Rascador y cepillos redondos de alambre (Cortesía
de DUDEK).

Una pistola de aire comprimido también puede ser una excelente herramienta
para retirar residuos en forma de polvo del interior de la máquina una vez se ha
rascado su interior.

Para limpiar colectores se utiliza una pequeña sierra angular similar a la de la
figura. Este elemento permite retirar la mica de unión entre dos delgas próximas.
Las cuchillas se pueden intercambiar en función del tamaño del colector.

a Figura 2.59. Sierra para limpiar colectores (Cortesía de DUDEK). a Figura 2.60. Uso de la sierra para la limpieza de colectores.

Materiales y herramientas del bobinador 57

3. Instrumentos de medida saber más
y comprobación
El omnipresente multímetro no
De la misma forma que en cualquier otra especialización, en electrotécnica el debe faltar en el taller de repara-
técnico de mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas requiere una serie ción y rebobinado de máquinas
de dispositivos de medida y comprobación eléctricos que le permitirán verificar eléctricas.
y ensayar las máquinas con las que ha trabajado. Algunos son de tipo genérico
utilizados en otras técnicas eléctricas, por ejemplo, multímetros, pinzas amperi- a Figura 2.61. Multímetro.
métricas, voltímetros, amperímetros, vatímetros, etc. No obstante, existen una
serie de instrumentos específicos para esta profesión, los cuales se nombran a a Figura 2.62. Comprobador de
continuación. continuidad (Cortesía de Taco –
Nauert).
3.1. Comprobador de continuidad

Una de las operaciones que más realiza un técnico bobinador en el proceso de
rebobinado de una máquina eléctrica es la comprobación de continuidad. De
esta forma se localizan con facilidad extremos de devanados, cortocircuitos, fugas
a masa, etc. Si bien un polímetro o una pinza amperimétrica permiten realizar
dicha función, existen instrumentos como el comprobador de continuidad que
facilitan esta comprobación sin necesidad de conmutar entre diferentes funciones
del instrumento.

Los comprobadores de continuidad emiten una señal acústica que cambia de
frecuencia en función de la resistencia que presenta el componente a comprobar.

3.2. Comprobador portátil de rotores y estatores

Es un instrumento de medida portátil que permite comprobar derivaciones por
contacto directo y cortocircuitos en los devanados de rotores y estatores en má-
quinas rotativas.

Funciona por inducción y, por tanto, no requiere contacto físico con el disposi-
tivo a comprobar, pudiéndose utilizar tanto para comprobar rotores (inducidos)
como para estatores.

Dispone de una cabeza lectora que está formada por una bobina de excitación y
una bobina medidora que activa un circuito electrónico acústico y luminoso de
comprobación.

Cuando el instrumento se acerca al circuito magnético a comprobar, si este es
correcto, el indicador luminoso y acústico se mantiene en estado normal. Sin
embargo, si es detectado un cortocircuito, aunque sea solamente de una espira,
el indicador luminoso cambia de estado y el acústico se activa indicando la
anomalía.

a Figura 2.63. Uso del comprobador en un inducido. a Figura 2.64. Comprobadores
portátiles de rotores y estatores.

58 Unidad 2

caso práctico inicial 3.3. Comprobador de rotores de sobremesa

Los instrumentos que permiten Basa su funcionamiento en la creación de un flujo magnético en un núcleo de
comprobar los devanados de una hierro con forma de mordaza. Así, si se apoya un rotor sobre él, induce una co-
máquina rotativa son principal- rriente sobre sus bobinas que puede ser analizada. De este modo, si sus espiras
mente el comprobador de rotores están en cortocircuito, abiertas o derivadas a la carcasa, el instrumento lo indi-
y estatores portátil y el comproba- cará, bien mediante un zumbido directo utilizando una lámina de hierro a modo
dor de rotores de sobremesa. En de palpador, o bien mediante los indicadores luminosos o acústicos que el propio
próximas unidades tendrás opor- instrumento lleva consigo.
tunidad de poner en marcha estos
dispositivos.

a Figura 2.65. Comprobador de inducidos de sobremesa.

a Figura 2.66. Medidor de aisla- 3.4. Medidor de resistencia de aislamiento
miento (Cortesía de PCE Instru-
ments). También denominado megaohmetro o, simplemente, Megger. En el ámbito
de las máquinas eléctricas se utilizan en tareas de mantenimiento y reparación
para comprobar el aislamiento entre devanados, y entre estos y su núcleo me-
tálico (carcasa), midiendo la fuga de corriente a través del aislante del circuito
eléctrico.

Da la medida en megaohmios y permite inyectar diferentes valores de tensión de
prueba (250, 500, 1000 V, etc.).

3.5. Luz estroboscópica

Basado en el efecto estroboscópico, permite valorar lo que ocurre en un eje que
está girando. Al iluminar el sistema en movimiento con la lámpara, el efecto es-
troboscópico generado por ella hace que el eje parezca inmóvil, permitiendo así
su observación de forma detallada.

a Figura 2.67. Lámparas estroboscópicas (Cortesía de BBE - Electronic).

Materiales y herramientas del bobinador 59

3.6. Medidor de inductancias a Figura 2.68. Medidor de induc-
tancias (Cortesía de PCE Instru-
Permite comprobar la inductancia de los devanados de una máquina eléctrica. ments).
En este caso, más que el valor de la medida, lo que realmente importa es la com-
paración de los valores de los diferentes devanados. Así, si, por ejemplo, en un a Figura 2.69. Tacómetro (Cortesía
motor trifásico se comprueban sus tres devanados (uno por fase) y alguno de ellos de PCE Instruments).
presenta una medida excesivamente diferente, indicará que alguna de sus bobinas
se encuentra en cortocircuito. a Figura 2.70. Motor eléctrico vi-
sualizado mediante una cámara
3.7. Tacómetro térmica.

Es un instrumento que permite medir la velocidad de giro de un eje en r.p.m. a Figura 2.72. Cámara térmica
(revoluciones por minuto). Todos los tacómetros modernos permiten realizar la (Cortesía de PCE Instruments).
lectura de velocidad sin contacto físico con el eje de la máquina a comprobar.
No obstante, suelen disponer de piezas de acoplamiento que permiten realizar la
comprobación de esta forma si fuera necesario.

3.8. Cámara térmica

Utilizada en tareas de mantenimiento predictivo, es un instrumento que basa su
funcionamiento en la visualización de imágenes procesadas mediante un sensor
térmico o de infrarrojos. Con este dispositivo es posible visualizar zonas calientes
de una máquina eléctrica y así predecir una posible avería en ellas.

3.9. Banco de pruebas del técnico bobinador

Una vez modificada, reparada o rebobinada una máquina eléctrica, será necesario
comprobar su correcto funcionamiento antes de devolvérsela al cliente. El taller
del técnico bobinador debe disponer de un banco de pruebas con los siguientes
elementos:

• Autotransformador trifásico regulable de gran potencia. Este dispositivo
debe ser capaz de sacar alimentación trifásica y monofásica regulable que
facilite la comprobación de diferentes tipos de máquinas eléctricas, incluso a
tensiones más bajas que las propias de su diseño.

• Fuente de alimentación de CC de potencia regulable. De igual forma que
en el sistema trifásico de corriente alterna, se debe disponer de un sistema de
alimentación de potencia para corriente continua regulable en tensión.

6005 Cos ϕ 0,2 VJCMC 6005
Ind
V 1 J.C.M.Castilo 5
10
L1-L3 20

L1-L2 L2-L3

0

0 Cap 0
0,8
A A
Editex JCMC Editex
I III II
||||||||||||||||||
5 55
10
20 A A10 10
20 20
0 0
00

CA editex ||||||||||||||||||CC||||||||||||||||||editex
||||||||||||||||||
50 50
||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||

0 100 0 100
||||| |||| ||||| ||||

N L1 L2 L3 M+

a Figura 2.71. Banco de pruebas.

• Instrumentación fija. El banco de pruebas debe estar dotado de instrumentos
de medida fija para medir tensión entre fases, corrientes e incluso el factor de
potencia.

60 Unidad 2

ACTIVIDADES FINALES

1. Realiza la actividad propuesta en las prácticas profesionales.

2. Corta varios tramos de hilo esmaltado (unos 10 cm de cada uno) de los siguientes diámetros 0,3; 0,4; 0,5;
0,8; 0,9 y 1 mm. Utilizando una peladora eléctrica retira el esmalte en una de las puntas unos 1,5 cms de
todos ellos. Utilizando un micrómetro mide el diámetro de todos los hilos con y sin esmalte. Anota los re-
sultados obtenidos en la siguiente tabla, calculando cuál es el grosor del esmalte.

Diámetro con esmalte

Diámetro sin esmalte

Grosor del esmalte

3. Di qué medidas marcan los siguientes micrómetros:

a) 5 b) 5 c) 5 103305 d) 0
0 5 10 0 25 5 1045
0 5 10 45 0 0 20 0
40 45 15 40
35 40 35
35 30
25

4. Utilizando la técnica mostrada en la práctica profesional 2 de esta unidad, fabrica un molde de madera

para la construcción de tres bobinas a la vez. Realiza el bobinado con 15 espiras en cada una de ellas. El

paso de hilo de una bobina a otra debes hacerlo por las ranuras laterales del lado largo de las tapas.

Hilo de atar

Hilo esmaltado

a Figura 2.73. Fabricación con molde de madera.

5. Utilizando un motor trifásico que esté en perfecto estado, quita las chapas de su caja de bornes.

Chapas de bornes

U1 V1 W1

W2 U2 V2

a Figura 2.74. Caja de bornes con chapas desconectadas.

a) Comprueba la continuidad entre todos y cada uno de los bornes del motor. ¿Cuál es el resultado de la com-
probación?, ¿qué deduces de esta prueba?

b) Comprueba cuál es la continuidad entre cualquiera de los bornes y la carcasa del motor.
c) Con dos chapas, une los bornes W2-U2-V2 dejando libre los demás. Comprueba con un polímetro (posición

de ohmios) el valor entre los tres bornes libres (U1-V1-W1) y, también, entre cualquiera de esos tres bornes
y el puente de chapas. Anota los resultados de estas comprobaciones.

Materiales y herramientas del bobinador 61

6. Utilizando un pliego de cartón Pesspan y una guillotina, corta al menos 24 piezas de 15 x 55 mm. Es im-
portante que todas ellas tenga las mismas medidas. Compruébalo con un calibre.

7. Utilizando un extractor de chavetas, saca la chaveta del eje de una máquina eléctrica rotativa. ¿Qué dificul-
tad encuentras? Insértala nuevamente en el chavetero utilizando un martillo con cabeza de nailon.

8. Utilizando un extractor de agarre saca el cojinete instalado sobre el eje de una máquina rotativa. ¿Qué has
observado al realizar esta operación? Intenta poner nuevamente el cojinete en la posición original, para
ello utiliza un tubo metálico con un diámetro ligeramente superior al del eje de la máquina. Sitúa el coji-
nete en el eje, introduce el tubo de forma que se apoye sobre el cojinete y golpea sobre él suavemente con
un martillo de cabeza de nailon hasta ubicarlo en la posición adecuada. ¿Qué dificultades se te han presen-
tado al realizarlo?

Martillo

Extractor Eje Tubo metálico

Eje

a Figura 2.75. Extracción. a Figura 2.76. Inserción.

entra en internet

9. Entra en las siguientes direcciones de distribuidores de materiales y herramientas para el bobinador:

http://www.servorecambios.com http://www.bobinadorasgmr.com.ar

http://www.dmatel.es http://www.industriasmeyra.com

Localiza un material o una herramienta que te haya llamado la atención de su catálogo y que no hayas
estudiado en esta unidad.

10. Localiza vídeos en los que se muestre el funcionamiento de máquinas automatizadas para:

• inserción de devanados en un estator,

• bobinado completo de un inducido,

• impregnación en barniz de los devanados,

• fijación de los aislantes de ranuras.

62 Unidad 2

HERRAMIENTAS PRÁCTICA PROFESIONAL 1

• Tijera de electricista Fabricación de una bobina
• Bobinadora manual con moldes preformados
• Moldes para bobinador
• Regleta para fijación de moldes en OBJETIVO

bobinadora Utilizar los materiales y herramientas necesarios para construir una sencilla bobi-
• Platos de embridar na de hilo de cobre esmaltado.
• Devanador
• Llaves Allen de diferentes tamaños PRECAUCIONES
• Juego de laves fijas
• Utiliza las herramientas y la bobinadora siguiendo las indicaciones de seguri-
MATERIAL dad dictadas por tu profesor.

• Carrete de hilo esmaltado de 0,5 mm • Para evitar que las espiras de la bobina queden flojas debes utilizar de forma
• Alambre plano verde de atar o clips adecuada el tensor de la devanadora.

circulares de plástico

DESARROLLO

1. Monta la regleta-soporte para los moldes en la bobinadora. Sobre ella coloca dos moldes separados unos 10 cm
utilizando como referencia su parte interna.

2. Sobre el devanador monta el carrete de hilo, para ello enhebra el hilo por el tensor de la devanadora, lleva la
punta del hilo que sale del devanador y enróllalo alrededor del eje de la bobinadora. Esto evitará que el hilo se
suelte en el momento de comenzar a fabricar la bobina.

10 cm Regleta para moldes Hilo procedente
del devanador
Accesorios
de fijación Nudo para
evitar que
Puesta
a cero el hilo
se suelte
00000

a Figura 2.77. Instalación de regleta y moldes en la bobina- a Figura 2.78. Atado del hilo al eje de la bobinadora para
dora. comenzar la bobina.

3. Ajusta el cuentavueltas a cero y se girará de forma cuidadosa la manivela de la bobinadora hasta crear una bobi-
na de 30 espiras.

Materiales y herramientas del bobinador 63

4. Manteniendo el hilo tenso entre la devanadora y la bobinadora, se atarán los dos lados más largos de la bobina
con un clip de plástico, con alambre plano verde de atar o con un trozo de hilo sobrante.

a Figura 2.79. Elementos que se pueden utilizar para atar las espiras de una bobina.

Atado de la
bobina

a Figura 2.80. Atado de las espiras de la bobina.

5. Corta el hilo que une el devanador con la bobina de la bobinadora, afloja uno de los moldes de la regleta y saca la
bobina de la bobinadora.

a Figura 2.81. Extracción de la bobina terminada.

Enhorabuena, acabas de construir tu primera bobina para una máquina eléctrica.

64 Unidad 2

HERRAMIENTAS PRÁCTICA PROFESIONAL 2

• Tijera de electricista Fabricación de una bobina
• Bobinadora manual con molde de madera
• Platos de embridar
• Devanador OBJETIVO
• Lima escofina
• Juego de brocas Construir una bobina con moldes de madera tipo sándwich.
• Serrucho
• Tornillo de banco PRECAUCIONES
• Taladro de sobremesa
• Calibre • Utiliza las herramientas de corte y taladrado siguiendo las indicaciones de
seguridad dictadas por tu profesor.
MATERIAL
• Para las operaciones de corte y taladrado utiliza guantes y gafas de seguridad.
• Carrete de hilo esmaltado de 0,5 mm • Utiliza el tornillo de banco para cortar las piezas de madera con precisión.
• Alambre plano verde de atar o clips
DESARROLLO
circulares de plástico
• Madera de aglomerado de 12 mm 1. Corta con el serrucho tres placas de madera de aglomerado con las medidas
mostradas en la figura. Del tamaño más pequeño debes cortar 1 pieza de
de ancho aglomerado de 12 mm de grosor. Del tamaño más grande debes cortar 2
• Madera de aglomerado de 6 mm de piezas del aglomerado de 6 mm de grosor.

ancho 2. Marca el centro de todas las piezas trazando líneas diagonales entre vértices
• Hilo plano de atar opuestos.

40 mm 3. Mide con el calibre el diámetro del eje de la bobinadora, elige una broca de
dicho diámetro y, utilizando el taladro de sobremesa, realiza un orificio en el
centro de todas las piezas de madera. Después, con la lima escofina redondea
los vértices de cada una de las piezas. Para terminar, en las piezas grandes,
que a partir de ahora llamaremos tapas, realiza unos pequeños cortes con el
serrucho como los mostrados en la figura.

61 mm

85 mm 101 mm

a Figura 2.82. Medida de las piezas. a Figura 2.83. Piezas taladradas y redondeadas.

Materiales y herramientas del bobinador 65

4. El molde construido debe tener el aspecto de un sándwich. Inserta uno o más conos en el eje de la bobinadora y,
una vez introducidos, haz lo mismo con un disco de embridar. El orden sería el siguiente: en primer lugar una de
las tapas, luego la pieza pequeña y, para finalizar, la segunda tapa. Una vez hecho, inserta un disco de embridar
roscado al eje hasta que presione sobre la última tapa. Asegúrate que todas las piezas quedan centradas.

00000

Mode de
madera

a Figura 2.84. Molde tipo sándwich. a Figura 2.85. Modelo montado en la bobinadora.

5. Monta sobre el devanador el carrete de hilo y enhebra el hilo por el tensor de la devanadora. Pasa un par de hilos
de atar por las ranuras de la parte más estrecha del molde. Te servirán para atar la bobina una vez finalizada su
construcción evitando que se suelten las espiras. Más tarde coge la punta del hilo que sale del devanador, pásalo
por la ranura de la tapa de la izquierda y enróllalo sobre el eje de la bobinadora. Esto evitará que el hilo se suelte
en el momento de comenzar a dar las espiras en sobre le molde.

6. Pon el cuentavueltas a cero, gira de forma cuidadosa la manivela de la bobinadora hasta crear una bobina de
30 espiras. Manteniendo el hilo tenso entre la devanadora y la bobinadora, retuerce un extremo con otro de los
hilos de atar que montaste en un paso anterior de forma que todas las espiras se mantengan unidas.

7. Corta el hilo que viene de la devanadora, afloja el disco de embridar y saca el molde con la bobina del eje de la
bobinadora. Finalmente, retira las tapas y saca la bobina de forma cuidadosa de la pieza central del molde.

Hilo de atar Hilo de atar

Hilo esmaltado

Figura 2.86. Atado del hilo al eje de la bobinadora para co- a Figura 2.87. Bobina terminada y atada en el molde.
menzar la bobina.

Nota. Si no dispones de moldes preformados en tu taller, esta es una manera buena y económica de fabricar bobi-
nas para máquinas rotativas. Algunos técnicos bobinadores aún siguen utilizando este sistema, ya que les permiten
diseñar el molde para un tipo de máquina que se repita con frecuencia en el taller de reparación.

66 Unidad 2

MUNDO TÉCNICO

Fabricación automatizada
de máquinas eléctricas rotativas

Lo estudiado en esta unidad se encuentra en el contexto de talleres pequeños y medianos destinados a la reparación
y mantenimiento manual de máquinas eléctricas. No obstante, la producción y fabricación en serie, de igual forma
que para otro tipo de productos, se encuentra altamente automatizada en este campo. En la actualidad el uso de ma-
quinaria especializada permitente realizar el proceso de fabricación de forma limpia y en un breve periodo de tiempo.
Estos son algunos procesos automatizados destinados a la fabricación de máquinas eléctricas, principalmente de
las de tipo rotativo:
• Máquinas para la inserción de devanados de estatores. Los modelos más complejos y completos construyen

automáticamente las bobinas y posteriormente, mediante un sistema de guiado inteligente, las insertan en las
ranuras del estator.

a Figura 2.88. Máquina para a Figura 2.89. Torneado automáti-
la inserción de devanados en co de rotores.
estatores.

• Aislamiento de ranuras e inserción de cuñas. Ambos procesos también se encuentran automatizados. El ais-
lamiento de ranura debe hacerse antes de la inserción de los bobinados, la colocación de cuñas después.

• Bobinado de inducidos. Para esta tarea, que manualmente resulta compleja y laboriosa, existen máquinas que
la resuelven por completo, hasta el punto de que, no solamente bobinan el inducido, sino que son capaces de
soldar el devanado a las delgas de colector.

• Impregnadoras y secadoras de barniz o resina. Permiten agilizar el proceso de barnizado y, posteriormente,
de secado de los devanados de forma masiva.

a Figura 2.90. Torneado automático de a Figura 2.91. Máquina automáti-
rotores. ca para el aislamiento de ranuras.

Materiales y herramientas del bobinador 67

EN RESUMEN

TALLER DE MANTENIMIENTO Y REPARACIóN DE MÁqUINAS ELÉCTRICAS

Materiales Útiles y herramientas Instrumentación

Hilo Aislantes Bobinadoras Comprobador
esmaltado de continuidad
Devanadores
Grados de Sólidos Líquidos Comprobadores
aislamiento Bases de rotores y estatores
y soportes
Medidor
Instrumentos de aislamiento
de metrología
Luz estroboscópica
Cizallas
Medidor
Montaje de inductancias
y desmontaje
Cámara térmica

Banco de pruebas

EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS Resuelve en tu cuaderno
o bloc de notas

1. El hilo esmaltado se distribuye en mm2. 5. La técnica VPI está relacionada con:

a. Verdadero. b. Falso. a. la soldadura de los conductores eléctricos.

2. El grado de los hilos esmaltado es: b. el corte de materiales aislantes.

enba.. tseulregasrpoesesoor.nr deil anisltaneter. net c. la impregnación de los devanados.
6. El Presspan es:
c1.1l.a calidad de cobre utilizado.
3. A la temperatura máxima a la que puede ser so- a. un tipo de cartón aislante.

metido un material aislante sin que pierda sus b. una marca de bobinadoras.
propiedades se la denomina:
c. un tipo de aislante líquido para barnizar motores.
4. Un devanador se utiliza para realizar un bobinado. 7. La conexión de los conductores en el interior de

una máquina eléctrica se realiza por la técnica
de :

a. Sí. b. No.

3 Transformadores

vamos a conocer...

1. Conceptos iniciales
2. Clasificación de los transformadores
3. Materiales constructivos de los transformadores
4. Características eléctricas de un transformador
5. Cálculo de un transformador monofásico
6. Cálculo de transformadores trifásicos
7. Ensayos y comprobaciones
PRÁCTICA PROFESIONAL 1

Construcción de un transformador monofásico
PRÁCTICA PROFESIONAL 2

Comprobación y ensayo de un transformador
monofásico
PRÁCTICA PROFESIONAL 3
Construcción de un transformador trifásico
MUNDO TÉCNICO
Otros tipos de transformadores

y al finalizar esta unidad...

Conocerás cómo funciona un transformador.
Identificarás los diferentes tipos de
transformadores.
Conocerás las características que deben tener
los materiales destinados a la construcción de
transformadores.
Conocerás cuáles son los ensayos y
comprobaciones que se hacen con
transformadores.
Calcularás y construirás un transformador
monofásico.
Calcularás y construirás un transformador
trifásico.

69

situación de partida CASO PRÁCTICO INICIAL

Las industrias de la zona de trabajo de MantenExpress dispo- ficativas, ya que todos los elementos eléctricos que depen-
nen de numerosos cuadros eléctricos, en ellos se encuentran den de ellos dejan de funcionar. Curiosamente, cuando un
los dispositivos electrónicos cuyo cometido es controlar sis- transformador presenta una avería o se quema, se sustituye
temas de automatización industrial. Estos cuadros disponen por otro nuevo. Fermín y Abel piensan que esto es un derro-
de todo tipo de transformadores para la alimentación de los che innecesario. En transformadores de pequeña potencia se
circuitos de control y potencia, es decir, pueden ser monofá- puede proceder de esta manera, ya que su rebobinado es más
sicos, trifásicos, autotransformadores, etc. Cada vez que uno caro que el montaje de uno nuevo; sin embargo, no ocurre lo
de estos transformadores presenta un problema, es necesario mismo con los de mayor potencia, ya que una reparación es
intervenir rápidamente para que el sistema de producción que- más rentable que una sustitución.
de interrumpido en el menor tiempo posible. Por este motivo Fermín y Abel ya tienen listo su taller de reparación y bobinado
las empresas se ven obligadas a realizar una gran inversión de máquinas eléctricas. Ahora están sumidos en el procedi-
para dar solución a estas necesidades sin crear demasiados miento de cálculo y construcción de transformadores, pero
perjuicios en la fabricación. Los transformadores de peque- muchas son las cuestiones que deben aclarar antes de lanzarse
ña y mediana potencia que alimentan los sistemas no suelen a la reparación de uno de ellos.
presentar averías, pero cuando se producen, son muy signi-

estudio del caso

Antes de empezar a leer esta unidad de trabajo, puedes contestar las dos primeras preguntas. Después analiza cada
punto del tema con el objetivo de contestar el resto de preguntas de este caso práctico.

1. ¿Cuál es el motivo por el que la corriente continua no 7. ¿Cuáles son los materiales aislantes usados para
se puede transformar? construir transformadores de baja potencia?

2. ¿Importa el sentido en el que se arrollen unas bobinas 8. Fermín y Abel han leído que para el cálculo de trans-
respecto a otras sobre un núcleo magnético? formadores algunos datos de partida son tomados de
forma empírica. ¿Por qué se hace esto?
3. ¿Cuál es la configuración más común para construir
transformadores trifásicos de baja potencia? 9. ¿Qué transformadores presentan mejor rendimiento,
los de mayor potencia o los de menor?
4. ¿Qué son las denominada pérdidas en el hierro?
10. ¿A qué se denomina sección del núcleo magnético?,
5. ¿Están aisladas las chapas magnéticas?, ¿por qué se ¿qué característica eléctrica del transformador de-
hace esto? pende de su tamaño?

6. ¿Se usa el mismo tipo de chapa magnética en trans- 11. ¿A qué corresponde la potencia total de un transfor-
formadores monofásicos y en trifásicos? mador trifásico?

70 Unidad 3

1. Conceptos iniciales

saber más En la primera unidad se estudió el motivo por el que el flujo de un circuito
magnético es variable al circular una corriente por el mismo. De esta forma, si
La corriente continua no se pue- en el núcleo se encuentra arrollada una segunda bobina, se produce en ella una
de transformar ya que al tener un corriente eléctrica por inducción magnética, generando una fuerza electromotriz
sentido unidireccional, el flujo no que se puede medir en sus bornes.
varía y, en consecuencia, no se
induce ninguna fuerza electromo- Un transformador es una máquina eléctrica estática que funciona por el efecto
triz.
de la inducción magnética. Está formado por un devanado primario, al que se le

aplica una fuerza electromotriz eEn1 capaz de hacer circular la corriente inductora,
y por un devanado secundario, el que se induce de forma estática una segunda

fuerza electromotriz E2.

Campo de Flujo mutuo Campo de
dispersión dispersión
Ф

Primario
Secundario
E1 N1 N2 E2

Núcleo

a Figura 3.1. Representación de un transformador.

Si los devanados primario y secundario son iguales, en número de espiras N y
diámetro del conductor, la fuerza electromotriz del primario es idéntica a la del
secundario. De esto se deduce que si el devanado secundario dispone de un nú-
mero de espiras diferente a las del primario, la fuerza electromotriz en sus bornes
es proporcional a la relación entre dicho número des espiras.

1.1. Relación de transformación

La relación entre las espiras del rperpimreaserinotaNp1 oyrlmas del speuceudnedacrailocuNla2rsme deedniaonmteinlaa
relación de transformación, se y se

a Figura 3.2. Transformador (Cor- expresión:
tesía de Sentera Controls).
m= N1
recuerda N2

La reluctancia es al circuito magné- Esta relación de transformación pertenece al transformador ideal (teórico). No
tico, lo que la resistencia al circuito obstante, en un transformador real se presentan una serie de pérdidas que deben
eléctrico. tenerse en cuenta. Estas pérdidas se deben a los siguientes factores:

• Reluctancia del circuito magnético. Cuanto mayor es su valor, mayores pér-
didas se producirán. Por lo tanto, una adecuada elección del tipo de material
utilizado en el núcleo, disminuirá dicho efecto.

Transformadores 71

• La resistencia de los devanados. Es la resistencia que el conductor presenta al a Figura 3.3. Diferentes símbolos
paso de la corriente. para representar un transforma-
dor.
• Pérdidas en el hierro por corriente de Foucault. Las corrientes de Foucault
producen pérdidas por exceso de calor. Así, cuanto más ancho es el material
de un circuito magnético, mayores son las pérdidas debidas a este efecto. Es
conveniente saber que el uso de finas chapas magnéticas para la constitución
de los núcleos de transformadores disminuye de forma considerable este tipo
de pérdidas.

• Histéresis magnética. La selección de materiales magnéticamente blandos per-
mite que el ciclo de histéresis sea lo más estrecho posible, disminuyendo de esta
forma las pérdidas debidas a este efecto.

• Dispersión del flujo magnético. El denominado flujo de dispersión se presen-
ta, en mayor o en menor medida, en cada uno de los devanados en función de
la carga, influyendo de forma negativa en el rendimiento y en la relación de
transformación. El flujo de dispersión se reduce utilizando determinadas confi-
guraciones del núcleo, como puede ser el uso del tipo acorazado.

No obstante, y a pesar todo lo visto, el valor de la relación de transformación
puede ser utilizado según la expresión anterior sin tener en cuenta las pérdidas,
ya que es muy aproximado.

ejemplo

¿Cuál es la relación de trasformación en un transformador que dispone
de 400 espiras en el primario y de 80 en el secundario?

m = N1 = 400 = 5
N2 80

Esto significa que si a un trasformador se le aplica una tensión alterna por
el devanado considerado como primario, la tensión obtenida en el devanado
secundario será 5 veces más pequeña que la del primario.

1.2. Terminales homólogos saber más

Se denominan terminales homólogos u homónimos a los bornes de ambos deva- La identificación de los terminales
nados en los que el sentido de la corriente es el mismo para un instante determi- homólogos es importante para
nado de la corriente. la interconexión de las diferentes
bobinas que forman los devana-
La asignación de dos terminales homólogos se establece en el momento de reali- dos de un transformador trifásico.
zar el arrollamiento de los devanados sobre el núcleo. Así, los terminales que se
arrollan en el mismo sentido son homólogos, y los que están en sentido contrario
no lo son. Es decir, si sobre una misma columna del núcleo magnético arrollamos
los dos devanados en el mismo sentido, son bornes homólogos los dos superiores
entre sí y los dos inferiores entre sí (Caso B). Si por el contrario, el sentido del
arrollamiento es contrario en ambos devanados, el superior de uno de ellos es
homólogo con el inferior del otro y viceversa (Caso A).

La identificación de los terminales homólogos es importante en todo tipo de trans-
formadores, pero en especial en aquellos cuyos devanados constan de varios grupos
de bobinas que se conectan entre sí para conseguir diferentes valores de tensión.

72 Unidad 3

caso práctico inicial De esta forma, si los devanados se montan sobre un circuito magnético cerrado,
como es el de un transformador, los terminales homólogos, marcados con un
En la fase de construcción de los punto, son los mostrados en la figura.
devanados es importante tener en
cuenta el sentido en el que se arro- Caso A
llan las diferentes bobinas, ya que
permitirá identificar los terminales I1 I1 I2
que son homólogos. V1 V1 V2 V1

V2 V2
I2

Caso B

I1 I1 V2 V1 V2
V1 I2
V1
I2

V2

a Figura 3.4. Terminales homólogos.

ejemplo

Supóngase un transformador monofásico en el que el devanado prima-
rio está diseñado para ser conectado a 230 V, y el secundario está cons-
tituido por cuatro bobinas individuales, las cuales están diseñadas para
entregar 50 V cada una de ellas.

Primario 230 V

Secundario 50 V 50 V 50 V 50 V

a Figura 3.5. Transformador didáctico.

Los terminales homólogos de cada una de las bobinas se han marcado con
un punto.

Transformadores 73

Así, si se conectan las bobinas del secundario de tal forma que el terminal de
una bobina se conecta con su no homólogo de la siguiente, todas quedan
en serie y la corriente en todas ellas tiene el mismo sentido. De este modo,
las fuerzas electromotrices individuales están en fase y, por tanto, se suman.
Si se conecta un voltímetro en los bornes del conjunto, se obtiene una tensión
resultante de 200 V, que corresponde a la suma de las tensiones parciales de
cada una de las bobinas.

230 V

a b c d
50 V 50 V 50 V 50 V

V

a Figura 3.6. Ejemplo de conexión 1.

Sin embargo, si dos de las bobinas, como ocurre con la c y d de la figura, se
unen por sus terminales homólogos, sus fuerzas electromotrices se oponen y,
por tanto, se anulan la una a la otra.

Así, si se mide con un voltímetro la tensión en los bornes del conjunto, se
observa que es de 100 V, que corresponde a las dos bobinas, cuyas fuerzas
electromotrices están en fase.

230 V

a b c d
50 V 50 V 50 V 50 V

V
100 V

a Figura 3.7. Ejemplo de conexión 2.

74 Unidad 3

a Figura 3.8. Transformador para 2. Clasificación
pequeñas aplicaciones (Cortesía de los transformadores
de Roqmo S.L.).
Esta propiedad de transformación es aprovechada en diferentes ámbitos tecno-
a Figura 3.9. Transformador para lógicos. Los transformadores se utilizan tanto en dispositivos domésticos como
aplicación industrial (Cortesía de industriales.
Siemens).
Pero, además de las aplicaciones mencionadas, es conveniente conocer su uso en
a Figura 3.10. Transformador de grandes sistemas de tratamiento y distribución de energía eléctrica.
distribución (Cortesía de Power
Solutions). Para desarrollar una clasificación de los transformadores atenderemos a diferentes
conceptos como son el nivel de tensión, el número de fases de alimentación y, por
saber más último, el modo de construcción.

Si el sistema de alimentación lo 2.1. Por el nivel de tensión
requiere, los transformadores tam-
bién pueden construirse con otro Todos los transformadores son reversibles. Esto quiere decir que si se aplica una
número de fases, por ejemplo, tensión alterna a cualquiera de sus devanados, se obtiene en el devanado contra-
hexafásicos. rio otra tensión proporcional según la relación de transformación.

En este sentido se puede decir que los transformadores pueden clasificarse como
reductores o elevadores.

• Los reductores son aquellos que transforman la tensión aplicada al primario en
una tensión menor. Un ejemplo de este tipo de transformador es el utilizado en
muchos electrodomésticos, que reducen la tensión de la red eléctrica de 230 V
a la tensión necesaria (5, 12, 24 V) para el funcionamiento de la circuitería
interna del dispositivo.

• Los elevadores tienen el efecto contrario, es decir, la tensión del secundario
es de valor superior a la aplicada en el primario. Un ejemplo de este tipo de
transformadores es el utilizado en las líneas de distribución para facilitar el
transporte de la energía, ya que a mayor tensión, menor es la sección de los
conductores eléctricos utilizados.

Así, se puede decir que la relación de transformación también se puede calcular

en función de alanátleongsaióanlaaprelilcaacdióanael nptrriemlaarsiocoVrr1iernetsepsecqtuoe a la del secundario
dVe2v, aondaedofos.rma circulan por ambos

m= V1 = I2
V2 I1

2.2. Por el número de fases de alimentación

Según el número de fases del sistema de alimentación, los transformadores pue-
den ser principalmente monofásicos y trifásicos.

Monofásicos
Los transformadores monofásicos están constituidos por un devanado primario y
otro secundario. El primario es alimentado por un sistema de corriente monofási-
co y, por tanto, en el secundario se obtiene otro similar proporcional en función
de la relación de transformación.

Transformadores 75

En ocasiones, uno o los dos devanados de este tipo de trasformador pueden
disponer de un sistema de conexión multitoma, que permite trabajar con
diferentes valores de tensión. En la figura 3.12 del margen se muestra un
transformador en el que el devanado de la izquierda, se puede conectar tanto
a 125 V como a 230 V. De este modo, en el devanado de la derecha se pueden
obtener varias tensiones (5, 9, 12 y 18 V) tomando como referencia la toma
0 V y cualquiera de las demás.

LN 230 V 0V 0V
230 V

Primario

125 V 5V

9V
12 V

230 V 18 V

Secundario 12 V a Figura 3.12. Transformador mo-
12 V nofásico multitoma.

a Figura 3.11. Transformador monofásico.

Trifásicos

Están constituidos por tres grupos de bobinas, uno por cada devanado, pudién-
dose conectar entre ellas de diferentes formas (estrella, triángulo o zig-zag). Se
alimentan mediante un sistema trifásico de corriente alterna, por tanto, en el
secundario también se obtendrá un sistema similar proporcional al primero en
función de la relación de transformación. En general, su construcción es más
compleja que la de los monofásicos, ya que cada fase requiere tres bobinas para el
devanado primario y otras tres para el secundario. Más adelante se estudiaran las
diferentes posibilidades de conexión de este tipo de transformadores y cuáles son
sus relaciones de transformación.

L1 L2 L3 Primario
Primario

saber más

Las partes del núcleo sobre las que
se arrollan las bobinas se denomi-
nan columnas. Las partes inferior
y superior que cierran el circuito
magnético, y que no disponen
de devanados, se llaman yugo y
culata, respectivamente.

Secundario Secundario
a Figura 3.13. Transformador trifásico.

76 Unidad 3

2.3. Por su construcción

Los transformadores, tanto monofásicos como trifásicos, presentan diferentes
configuraciones en función del tipo de núcleo y de la disposición de los devana-
dos sobre él.

Transformadores monofásicos de columnas
Ambos devanados están montados en diferentes columnas del núcleo. Si bien esta
configuración es completamente válida, no es habitual encontrar transformadores co-
merciales con esta disposición, ya que ocupan más espacio que los de tipo acorazado.

Primario Secundario

Núcleo

a Figura 3.14. Transformador monofásico de columnas.

Transformadores monofásicos acorazados
Es la configuración más utilizada para la fabricación de transformadores mo-
nofásicos. Consiste en utilizar un núcleo cerrado de tres columnas, en el que la
del centro es el doble de ancha que las laterales. En este caso, ambos devanados
(primario y secundario), se encuentran bobinados en la columna central.

Primario

Los dos Núcleo
devanados Secundario

a Figura 3.15. Transformador monofásico acorazado.

caso práctico inicial Transformadores trifásicos de tres columnas

La configuración basada en un Es la configuración más utilizada para trifásicos. En este caso el núcleo está for-
núcleo de tres columnas es la más mado por tres columnas de igual tamaño. En cada una de ellas se disponen las
utilizada para transformadores tri- bobinas del primario y secundario, correspondientes a una de las fases. La inter-
fásicos de baja potencia. conexión entre las diferentes bobinas se hace en el exterior.

Conexiones del primario

Conexiones del secundario
a Figura 3.16. Transformador trifásico de tres columnas.

Transformadores 77

Transformadores trifásicos de cinco columnas
Esta configuración permite cerrar el circuito magnético de una forma similar a
como se hace en un acorazado monofásico. En las columnas centrales se alojan
los devanados, dejando sin bobinas las de los extremos. Con esta configuración se
consigue una menor sección en la culata y una reducción del campo de dispersión.

Conexiones del primario

Conexiones del secundario
a Figura 3.17. Transformador trifásico de cinco columnas.

Transformadores trifásicos acorazados
Esta configuración es similar a la unión de tres transformadores monofásicos aco-
razados sobre un núcleo común. Se utilizan especialmente en trasformadores de
muy alta potencia para centrales y centros de transformación.

Primario

Primario Secundario

Primario Secundario

Secundario

a Figura 3.18. Transformador trifásico acorazado.

Transformador toroidal
En este tipo de transformadores el núcleo magnético tiene forma de disco o
toroide. Presenta numerosas ventajas frente a los acorazados, siendo algunas de
ellas las siguientes: mejor rendimiento, bajo ruido, menor calentamiento debido
a corrientes de Foucault y tamaño mucho más reducido. Sin embargo, su cons-
trucción es más compleja y costosa que los de columnas.

a Figura 3.19. Transformadores toroidales (Cortesía de Torivac).

78 Unidad 3

Autotransformador

Un autotransformador es un transformador formado por un solo devanado, el
cual dispone de bornes para el primario y para el secundario, teniendo ambos una
toma común.

El devanado de tmomayaorinntúemrmeerodidaey,epspoirratasn(tNo,1)elesdeelmdeenstoinr andúomaerlao tensión mayor.
El que utiliza la de espiras (N2)
es
el destinado a la tensión menor.

La relación de transformación de un autotransformador es:

a Figura 3.20. Autotransformador m= N1 = V1 = I2
regulable (Cortesía de Variac). N2 V2 I1

saber más Al conectar una carga al devanado secundario, la corriente que circula en la
parte común del devanado lo hace en sentido contrario al del devanado princi-
Los Variac de tipo trifásico son de npdaiuflem.rPeeonrorcsieaasstdeveemlnaotstaiojvatorsalrsaedscpooesr,criteeosndateeucdinre,ltIrtCaran=msfIoo1 r–dmeIla2.ddEoevrstacenocanodmodopcsoomrdteaúvmnainIeCandetsoosipg, ruyeaasleqanutlaea
gran utilizad en el taller de repa- permite utilizar un conductor de menor diámetro, reducir el número de espiras
ración de máquinas eléctricas, ya y utilizar un núcleo de hierro de menor sección. Esto hace que el tamaño y el ca-
que con ellos es posible realizar lentamiento sean menores, siendo, por tanto, más bajo su coste de fabricación.
diferentes comprobaciones y ensa-
yos en diferentes condiciones de Una característica funcional del autotransformador es la posibilidad de regular
alimentación. tensión si el punto intermedio se instala sobre un sistema conexión móvil basado
en una escobilla. Este sistema se conecta sobre diferentes partes del devanado
principal en función de la posición del elemento móvil, que a su vez se encuentra
arrollado sobre un núcleo de tipo toroidal.

I1

V1 N1 I2
N2 V2
Ic

a Figura 3.21. Autotransformador. a Figura 3.22. Detalle interno de un auto-
transformador regulable (Cortesía de AIGER).

A los autotransformadores regulables se les suele denominar Variac y son de tipo
monofásico. No obstante, si se montan en tándem tres Variac iguales, de forma
que un sistema mecánico pueda mover a la vez las escobillas, se obtiene un siste-
ma trifásico de regulación de tensión.

1U 1V 1W N

2U 2V 2W N
a Figura 3.23. Variac trifásico.

Transformadores 79

3. Materiales constructivos
de los transformadores

Los materiales a tener en cuenta para construir un transformador son:
• En el circuito eléctrico: hilo esmaltado, carretes para alojar devanados y ais-

lante de diferentes tipos (laminados, tubos flexibles, etc.).
• En el circuito magnético: la chapa que lo constituye.
Algunos de estos materiales ya han sido estudiados en la unidad anterior, por lo
que aquí solamente se tratarán aquellas características requeridas para el cálculo
y montaje de transformadores.

3.1. Hilo de cobre esmaltado

Los devanados de los transformadores de baja potencia, que son los que estudia-
remos, se construyen usando hilo esmaltado. No obstante, debes saber que los
transformadores de gran potencia, en lugar de este tipo de conductor eléctrico,
pueden usar pletinas de cobre (o aluminio) aisladas con esmalte.

Las bobinas que forman los devanados de un transformador, al conectarlas a un

sistema de alimentación de corriente alterna, se comportan igual que otro tipo

de receptores. Esto hace que cuando por ellos circule una corriente eléctrica, se

presenten efectos debido a su impedancia que provocan pérdidas de potencia de-

nexopmeirnimadeanstpalérmdieddaisanenteeel lcoebnrseay(oPCdue). Dichas pérdidas se pueden obtener de forma
vacío del transformador; sin embargo, para

agilizar el cálculo se utiliza el denominado factor dtreapnésrfodridmaasd(oKrC. u), que se establece
de forma empírica en función de la potencia del

Potencia en el secundario (VA) 7 10 15 68 75 100 120 180 250 700 1000 2000
Factor de pérdidas en el cobre (KCu) 1,3 1,25 1,2 1,1 1,09 1,08 1,07 1,06 1,05 1,03 1,025 1,015

3.2. Chapa magnética

La chapa magnética es el elemento con el que se construye el núcleo del transfor- caso práctico inicial
mador. En él se producen el mayor número de pérdidas (denominadas pérdidas en
pelarhaieorprotimPFiez)a,rpeolrfuloncqiuoenuamnaiebnuteon. a elección de los materiales es transcendental Las pérdidas en el hierro (PFe)
representan la potencia que el
Dos son los efectos que hay que amortiguar para reducir dichas pérdidas: transformador desperdicia a través
del núcleo magnético.
• corrientes parásitas o de Foucault,
caso práctico inicial
• ciclo de histéresis.
Las chapas magnéticas están aisla-
Para evitar los efectos de las corrientes parásitas o de Foucault, el núcleo se consti- das por ambas caras para evitar
que unas estén en contacto con
tuye apilando finas chapas magnéticas (entre 0,3 y 0,5 mm) debidamente aisladas otras, así se reducen los efectos de
las corrientes de Foucault.
por ambas caras. Este aislamiento se consigue mediante el tratamiento químico

de un material inorgánico denominado Carlite, que evita el contacto directo de

unas con otras. Para el cálculo geométrico del número de chapas que se pueden

insertar en una ventana de carrete, es necesario aplicar el denominado factor de
(bKaespt)o,)qyue0,e9s7 un valor comprendido entre 0,9 (para el tratamiento
apilamiento (para el más fino). No obstante, si se desconoce dicho
químico más

dato, se debe optar por elegir el valor más desfavorable, es decir, 0,9.

80 Unidad 3

a Figura 3.24. Detalle de chapas La chapa magnética se fabrica con un porcentaje de silicio (aproximadamente
magnéticas que forman parte de un 3%), haciendo así que el ciclo de histéresis sea más estrecho y que el núcleo
un transformador. presente menor remanencia.

recuerda En función de su proceso de laminación, las chapas magnéticas pueden ser de
dos tipos:
En la primera unidad puedes com-
parar mediante una gráfica las cur- • de grano no orientado,
vas de magnetización correspon-
dientes a diferentes tipos de chapas • de grano orientado.
utilizadas en máquinas eléctricas.
La laminación de las chapas de grano orientado se hace en frío (al contrario que
saber más las de grano no orientado), permitiendo así la ordenación de los cristales que la
constituyen. Esto mejora la permeabilidad magnética y, con ello, el comporta-
Si se desconoce el dato de la miento ante la circulación de los campos magnéticos.
inducción magnética de un tipo de
chapa, se suele asignar 1 T para las El valor de pérdidas en el hierro lo facilita el fabricante y se da en unidades de
de tipo de grano no orientado, y potencia por unidad de masa (W/kg).
entre 1,3 y 1,5 T para las de grano
orientado. La siguiente tabla muestra a modo de ejemplo las pérdidas en el hierro para ambos
tipo de chapa a diferentes valores de inducción magnética y a dos frecuencias
determinadas.

PÉRdIdAS EN EL HIERRO MÁxIMAS dAdAS POR UN FAbRICANTE (W/Kg)

Inducción magnética 1,0 T 1,5 T 1,7 T

Chapa de grano orientado 50 Hz 0,58 1,24
60 Hz 1,12 1,63

Chapa de grano no orientado 50 Hz 2,3 5,4
60 Hz 2,91 6,84

3·C Chapa normalizada para transformadores
C/2 La chapa para trasformadores de pequeña potencia (inferiores a 1500 VA)
está normalizada y se distribuye con las formas E-I para facilitar el montaje del
núcleo.
En los transformadores de tipo monofásico, la columna central (C) de la chapa
es el doble que las laterales. Todas las partes de este tipo de núcleo son proporcio-
nales a dicha columna según se muestra en la figura 3.25.
El paquete de chapas de un transformador debe fijarse mediante un juego de tor-
nillos o pernos para formar un paquete compacto del conjunto. Esto evitará que
con el funcionamiento se produzcan vibraciones.

Tornillo

Tubo aislante flexible

4·C/2 a Figura 3.26. Aislamiento de tornillos.

C/2 C/2 C C/2 C/2 Los elementos de fijación deben estar aislados convenientemente mediante un
tubo flexible o un manguito de material termoretráctil para evitar que las chapas
a Figura 3.25. Dimensiones de la queden conectadas entre sí.
chapa E-I de transformadores mo-
nofásicos de pequeña potencia.

Transformadores 81

En la siguiente tabla se muestran algunas medidas de chapas normalizadas E-I
para transformadores.

dIMENSIONES (mm) CHAPAS E-I PARA TRANSFORMAdORES MONOFÁSICOS

Columna Columnas Longitud Altura Altura
central laterales chapas E-I chapa E chapa I

Proporciones C C/2 3C 4C/2 C/2
respecto a C

14 42 42 28 7 5·C
C
16 8 48 32 8
4·C
20 10 60 40 10
CCCCC
22 11 66 44 11
a Figura 3.27. Dimensiones de las
25 12,5 75 50 12,5 chapas E-I para transformadores
trifásicos.
26 13 78 52 13
caso práctico inicial
28 14 84 56 14
La chapa magnética utilizada para
29 14,5 87 58 14,5 los transformadores trifásicos es
la misma que para los monofási-
32 16 96 64 16 cos; sin embargo, está troquelada
de diferente manera. La de los
35 17,5 105 70 17,5 monofásicos tiene una columna
central que es el doble que las
40 20 120 80 20 otras dos, y la de los trifásicos dis-
pone de tres columnas iguales.
42 21 126 84 21

50 25 150 100 25

60 30 180 120 30

En los transformadores trifásicos todas las columnas son iguales. Así, de la
misma forma que en las chapas destinadas a los transformadores monofásicos,
las dimensiones de conjunto que forma el núcleo son proporcionales a una de
estas columnas.

La siguiente tabla muestra algunos tipos y medidas de chapas normalizadas E-I
para transformadores trifásicos.

dIMENSIONES (mm) CHAPAS E-I PARA TRANSFORMAdORES TRIFÁSICOS

Ancho columnas Ancho chapa I Altura chapa E Ancho chapas E-I

C C 4C 5C

10 10 40 50

16 16 64 80

20 20 80 100

25 25 100 125

30 30 120 150

35 35 140 175

38 38 152 190

40 40 160 200

44 44 176 220

50 50 200 250

56 56 224 280

60 60 240 300

82 Unidad 3

saber más 3.3. Carretes aislantes

Los carretes disponen de orificios o Los carretes son los elementos destinados a alojar los devanados del trans-
ranuras en sus caras laterales que formador. Son de material aislante rígido y sus dimensiones se encuentran
se utilizan para sacar al exterior normalizadas.
los terminales de conexión de los
devanados. Desde el punto de vista del cálculo eléctrico del transformador, el área de la
ventana del carrete (A x H) es el dato más importante, ya que la potencia está
definida en función de la sección del núcleo magnético que en él se aloja.

H Chapa Sección del
magnética núcleo (Sn)

Ventana del
carrete

A Carrete

a Figura 3.28. Carrete aislante. a Figura 3.29. Detalle del núcleo magnético en el interior de un carrete.

A continuación se muestra una tabla con las dimensiones de la ventana de algu-
nos tipos de carretes comerciales. Más adelante, cuando se proceda al cálculo del
transformador, tendremos que recurrir a ella.

A 28 28 33 33 33 33 33 36 36 36 38 38
H 32 50 33 39 44 54 59 36 40 47 38 43

a Figura 3.30. Carrete en el inte- A 38 38 40 40 42 42 42 45 50 50 50 64
rior de un núcleo acorazado. H 50 60 40 50 42 50 60 50 50 60 80 64

caso práctico inicial Para que el núcleo se pueda montar con facilidad, la columna de chapa debe
tener un ancho de entre 1 y 3 mm menor que el ancho de la ventada del carrete.
El carrete es el principal elemento Además, la ventana del núcleo debe permitir alojar el devanado en ambos lados
de aislamiento entre el devanado del carrete una vez que se ha bobinado sobre él.
y el núcleo.
3.4. Otros aislantes

La construcción de un transformador de baja potencia requiere, además del carre-
te, otros materiales aislantes como son:
• aislantes laminados flexibles para serpear eléctricamente los diferentes con-

ductores que forman los devanados,
• tubos flexibles para aislar los terminales que salen al exterior.

Aislante entre capas Hilos del devanado secundario

Hilos del devanado primario

a Figura 3.31. Detalle de aisla- Carrete
miento de capas y terminales en a Figura 3.32. Detalle de separación de las capas de los devanados.
la construcción de un devanado.

Transformadores 83

4. Características eléctricas
de un transformador

A continuación se muestran algunas de las características que se deben tener en recuerda
cuenta para proceder al cálculo de transformadores.
En corriente alterna se han de tener
• Tensión del primario (dVel1)t.raEnsslfaotremnasdióonr. en voltios con la que se va a alimentar en cuenta tres tipos de potencias:
el devanado primario
Potencia aparente:
• Tboernnseiós ndedleslesceucnudnadriaoritora(sVl2a).trEasnlsafotremnasicóinóne.n voltios que se va obtener en los S = V · I (VA)

• Caída de tensión. Es la diferencia de tensión que entrega el devanado secunda- Potencia activa:
rio respecto a la que debería entregar una vez conectada una carga a la máxima P = V · I · cos φ (W)
potencia. Potencia reactiva:
Q = V · I · sen φ (VAr)
• Corriente del primario (I1). Corriente en amperios que circula por el devana-
do del primario.

• Cvaonrardieondteeldseelcsuencduanridoa.rLioas(Ic2o)r.riCenortreisenmtáexeimn aasm, tpaenritoosdqeulepcriimrcaurliao por el de-
como del

secundario, estarán dictadas por la potencia del transformador.

• Frecuencia (F). Frecuencia en hercios de la red de alimentación.

• Potencia aparente (S). La potencia aparente expresada en VA (Voltiamperios)
es el resultado del producto de la tensión en el secundario por la corriente
máxima que circula por ese devanado.

S = V2 · I2

Dicho de otra forma, conociendo la potencia de un transformador en VA y la

tensión dpeolrseecstuenddeavriaonVad2,os.eDpiucehdaepcoatlecnulcaira la corriente máxima Iu2nquterapnusfeodre-
circular corresponde a la de

mador ideal, ya que en la práctica hay que tener en cuenta la potencia que se

disipa por las pérdidas en el cobre y en el hierro.

• Densidad de corriente (J). Es la unidad de corriente eléctrica que circula por
unidad de superficie, se mide en A/mm2.

El dato de densidad de corriente se toma de forma empírica. Así, para un valor caso práctico inicial
extremo de densidad, el transformador es económicamente rentable al utilizar un
núcleo más pequeño y un diámetro de conductor más reducido. Sin embargo, se En el cálculo destinado a la cons-
corre el riesgo de sufrir un calentamiento inaceptable en sus devanados, además trucción de transformadores, al-
de una importante caída de tensión. Por el contrario, si la densidad de corriente gunos datos son tomados de for-
es baja en exceso, puede ocurrir que el devanado tenga tales dimensiones que no ma empírica. Es decir, se toman de
se pueda construir físicamente o bien que no sea rentable. forma arbitraria en función de los
resultados obtenidos con la expe-
A pesar de que el dato para la densidad de corriente se elige de forma expe- rimentación. Algunos de ellos son
rimental, aquí se muestra una tabla que puede servir como referencia para la densidad de corriente o el ren-
el cálculo. En ella aparecen diferentes valores en función de la potencia del dimiento.
transformador.

Potencia ( VA) 5 10 50 100 200 1000 1500 2000
J (A/mm2) 6 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,7

84 Unidad 3

• Rendimiento. Un transformador es una máquina que dispone de un alto ren-
dimiento (superior al 90%), no obstante, como ya sabes, en él se producen

pérdidas en hierro c(PonFee) cytaedl ocoabprele(nPaCuc)a,rqgua,e hacen que la potencia del trans-
formador, una vez no corresponda con la calculada

previamente. Si bien en transformadores de pequeña potencia, el dato del

rendimiento puede obviarse, no ocurre lo mismo cuando se habla de transfor-

madores de mayor potencia.

Potencia ideal100% <100%
Potencia real

PCu PFe

Pérdidas en el cobre Pérdidas
(Primario y secuandario) en el hierro

a Figura 3.33. Esquema general de potencia de un transformador real.

El rendimiento se da en tanto por ciento (%) y se establece de forma empírica

como el cociente entre la potencia activa del devanado secundario (P2) y la po-
tencia activa del primario (P1), multiplicado todo por 100.

caso práctico inicial Como la potencia del primario es la suma de la potencia entregada a la carga y de

El rendimiento de un transforma- las pérdidas en el cobre y en el hierro, se puede decir de forma aproximada que
dor es más elevado a medida que
aumenta su potencia. el rendimiento es:

h= P2 · 100 = P2 + P2 PCu · 100
P1 PFe +

No obstante, y para agilizar el cálculo sin necesidad de conocer las pérdidas en el
hierro y en el cobre, se utilizarán los valores del rendimiento de esta tabla, estable-
cidos de forma experimental en función de la potencia aparente del transformador.

S (VA) 5 10 20 50 100 250 500 1000 2000
h (%) 63 71 78 84 89 93 95 96 96,5

ejemplo

Si la tensión del secundario de un transformador monofásico es de 80 V y
la corriente de 6 A, qué valores de densidad de corriente y del rendimien-
to serán necesarios para el diseño de los devanados del transformador.

Solución
La potencia aparente (S) en VA se calcula mediante la expresión:

S = V2 · S2 = 80· 6 = 480 VA
Conociendo la potencia aparente, la densidad de corriente y el rendimiento
se toman de las tablas vistas anteriormente. En ambos casos el valor se elige
para la potencia superior más próxima

• La densidad de corriente es de J = 2 A/mm2 para el valor de potencia de 1000 VA.

• El rendimiento es del h = 95% para la potencia más próxima de 500 VA.

Transformadores 85

5. Cálculo de un transformador saber más
monofásico
Es importante conocer el ancho
Existen dos variantes del cálculo de un transformador: de la columna de la chapa, ya
que puede ser algo menor que el
• Tomando como referencia unos materiales de partida, como pueden ser la ancho de la ventana del carrete.
chapa magnética y el carrete, los cálculos se realizan con el objetivo de sacar En este caso, la sección se puede
la máxima potencia máxima para ellos. calcular con mayor precisión con
las dimensiones del núcleo y no
• Realizar los cálculos para conseguir una potencia determinada y eligir los ma- con la ventana del carrete.
teriales (carrete y chapa magnética) para conseguir dichos resultados.

En cualquier caso, las expresiones de cálculo son las mismas, pero aplicadas ini-
cialmente en un orden diferente.

Algunos datos para el cálculo de transformadores, tanto monofásicos como
trifásicos, se toman de forma empírica, estos son: la inducción magnética de
la chapa en Teslas, la densidad de corriente en A/mm2, el rendimiento y el
factor por pérdidas en el cobre. En cualquiera de estos casos, dichos valores se
seleccionarán desde alguna de las tablas que se han mostrado anteriormente.

5.1. Proceso de cálculo

Los pasos 1, 2 y 3 son diferentes en función de si el cálculo se realiza para una
potencia (caso 1) o para unos materiales (caso 2) determinados.

Caso 1 Caso 2

PotenciaPotencia caso práctico inicial

?? La sección del núcleo es el área de
la columna central de un transfor-
?? mador monofásico. De sus dimen-
siones depende la potencia del
transformador. A mayor sección,
mayor potencia, y viceversa.

Sección del
núcleo (Sn)

¿Potenci¿a?Potencia?

Datos de partida

Los datos conocidos en ambos casos son los siguientes: a Figura 3.34. Sección del núcleo
magnético.

V1: Tensión del primario en voltios.
V2: Tensión del secundario en voltios.
F: Frecuencia en Hz.

En el contexto del caso 1: En el contexto del caso 2:

Q: Potencia aparente (VA) que se de- A y H: Dimensiones en cm del núcleo
sea conseguir. que se desea conocer.

86 Unidad 3

Paso 1

Para los dos casos se debe calcular la sección del núcleo magnético (Sn) en cm2.

Conociendo la potencia aparente S es Conociendo la altura (H) y el acho
posible obtener de forma aproximada (A) de ventana se puede obtener la
sección del núcleo mediante el pro-
la sección del núcleo magnético.
ductos de ambos valores:

Sn = k ⋅ S Sn = A ⋅ H

La constante k permite optimizar la sección del carrete para una determinada
sección de núcleo. Se puede omitir, pero es recomendable utilizar un valor de

1,1.

Paso 2

En el caso 2 no tenemos aún el valor de la potencia aparente, lo calcularemos una
vez conocida la sección del núcleo.

 Sn  2
 k 
S =

Paso 3 (A partir de aquí, los cálculos son los mismos para ambos casos)

Se calcula la corriente del primario:

I1 = S
V1

Paso 4

Se calcula la corriente del secundario teniendo en cuenta el rendimiento (h), que
se elige en función de la potencia según la tabla vista con anterioridad.

I2 = η⋅ S
V2

Nota. El rendimiento debe ser expresado en decimal. Para ello se divide la notación en
% entre 100 y se obtiene el número que hay que utilizar.

Paso 5

Se obtienen los voltios por espira:

Vesp = 4, 44 ⋅ F ⋅ B ⋅ Sn F: Frecuencia en Hz
B: Inducción en Teslas

recuerda Sn: Sección del núcleo

Con frecuencia se denomina arro- Los valores de la inducción se toman de forma empírica, siendo los habituales 1 T
llamientos a las bobinas de las para las chapas de grano no orientado y 1,5 T para la chapas de grano orientado.
máquinas eléctricas. En el segundo caso, incluso se podría llegar hasta valores de 1,7 T si el fabricante
así lo dice.

Transformadores 87

Paso 6 saber más

Se calculan las espiras de ambos devanados: En la ecuación para el cálculo de
las espiras por devanado, el pro-
N1 = V1 ⋅B N2 = V2 ducto de la sección del núcleo por
4, 44 ⋅ F ⋅ Sn 4, 44 ⋅ F ⋅ Sn ⋅ B la inducción magnética represen-
ta el valor de flujo magnético en
Siendo N1 el número de espiras del primario y N2 el número de espiras del secun- Weber.
dario.
φ = Sn ⋅ B
Paso 7
vocabulario
Los valores obtenidos en el paso anterior corresponden al transformador ideal sin
Español-Inglés
considerar las pérdidas en el cobre. Para una aproximación real, se debe aplicar el Pérdidas en el hierro: iron loss
factor de pérdidas en el cobre (KCu) sobre las espiras de ambos devanados. Pérdidas en el cobre: copper loss
Rendimiento: efficiency
N1real = N1 ⋅ KCu N2 real = N2 ⋅ KCu Resistencia del devanado:
winding resistance
El valor cKoCrruessepeolnigdeieenntefuvnisctiaónandteerliaorpmoteenntcei.a del secundario según se indica en
la tabla

Paso 8

Se calcula la sección de los conductores (mm2) para los devanados primario y
secundario según la densidad de corriente (J).

Sprimario = I1 Ssecundario = I2
J J

El valor de J se selecciona en función de la potencia en la tabla de densidades
vista con anterioridad.

Paso 9

Como los conductores de hilo esmaltados se eligen por diámetro y no por su sec-
ción, se calcula utilizando la expresión del área del círculo.

∅1 = 4 ⋅ Sprimario ∅2 = 4 ⋅ Ssecundario
π π

Se debe elegir el diámetro comercial superior más próximo.

Paso 10

El valor calculado para leamsebcacrgióon, edneldincúhcolecoálcSun lpouneodesesehra válido según se ha
visto anteriormente. Sin considerado el ais-

lamiento de las chapas. Por lo tanto, si el núcleo se ajusta apilando chapas para

ceospnasceigouoirceulpavdaolopr odredSicn,hsoe estará cometiendo un error al no tener en cuenta el
aislamiento.

Así, para calcular la ventana del carrete que permita alojar el núcleo real Snúcleo real
de chapa magnética, debe dividir Sn por el factor de apilamiento (Kap).

Snúcleo real = Sn
K ap

88 Unidad 3

Si el factor de apilamiento no se conoce por las características de dadas por
el fabricante de la chapa magnética, se puede utilizar un valor de 0,9 como
estándar

Paso 11

Snr H = A Snr H Se establecen las dimensiones A y H de la ventana del carrete.

Conociendo la Hse)c,csieóncarlecaulladeulnnoúdcelesousSnlúacdleoorsea:l y considerando que la ventana es
cuadrada (A =
AA
A = Snúcleo real
a Figura 3.35. Área de ventanas
en carretes.

Así, se busca un carrete comercial cuyo ancho de venta coincida con el lado A. Si
esto es así, el carrete debe tener una ventana coincidente en ancho y alto. Si no

es posible hacer coincidir un carrete comercial con el resultado de A, se tomará
uno próximo y se calculara la altura H de la siguiente manera.

H = Snúcleo real
A

Número de chapas Paso 12

Se selecciona el tipo de chapa eligiendo un espesor (Echp) y el ancho de columna
para que se pueda alojar en el carrete.
H
Conociendo el espesor de la chapa y la altura del carrete, se calcula el número de
a Figura 3.36. Número de chapas chapas necesarias para cubrir H.
en la ventana de un carrete.
N chapas = H
Echp

ejemplo

A continuación se muestra un ejemplo de cálculo de un transformado
que tiene los siguientes datos de partida:

• Tensión del primario V1: 230 V
• Tensión del secundario V2: 100 V
• Frecuencia F: 50 Hz
• Potencia aparente S: 75 VA
Datos empíricos, tomados de las tablas vistas anteriormente, para una poten-
cia de 75 VA.

• Se va a utiliza chapa de grano orientado de 1,3 T.
• Rendimiento h de 84%.
• Factor de pérdidas en el cobre KCu: 1,09
• Densidad de corriente 3,5 A/mm2.
• Factor de apilamiento de la chapa Kap: 0,9

Transformadores 89

Para realizar el cálculo del transformador seguiremos los siguientes pasos:

Paso 1
Hallamos la sección del núcleo a partir de la potencia deseada. Utilizamos un
valor de 1,1 para la constante K.

Sn = K ⋅ S = 1,1⋅ 75 = 9, 53 cm2

Paso 2
En este caso no es necesario.

Paso 3

Hallamos la corriente del primario.

I1 = S = 75 = 0, 326 A
V1 230

Paso 4

Hallamos la corriente del secundario para un rendimiento h del 84%.

I2 = η ⋅ S = 0, 84 ⋅ 75 = 0, 63 A
V2 100

Paso 5
Calculamos el número de voltios por espira.

Vesp = 4, 44 ⋅ F ⋅ B ⋅ Sn = 4, 44 ⋅ 50 ⋅1, 3 ⋅ (9, 53 ⋅10−4 ) = 0, 275 V

Nota. La sección el núcleo debe darse en m2, por eso se realiza la operación
9,53 cm2 = 9,53·10-4 m2.

Paso 6

Calculamos el número de espiras de cada uno de los devanados.

N1 = V1 ⋅B = 230 = 837 espiras
4, 44 ⋅ F ⋅ Sn 0, 275

N2 = V2 ⋅B = 100 = 364 espiras
4, 44 ⋅ F ⋅ Sn 0, 275

El número de espiras corresponde al de un transformador ideal sin pérdidas en
el cobre. A continuación las consideraremos.

Paso 7
El número de espiras reales aplicando un factor de pérdidas en el cobre (KCu)
de 1,09 es:

N1real = N1 ⋅ KCu = 837 ⋅1, 09 = 913 espiras

N2 real = N2 ⋅ KCu = 364 ⋅1, 09 = 397 espiras

(continúa)

90 Unidad 3

(continuación)

Paso 8

Calculamos la sección de los conductores de ambos devanados teniendo
en cuenta que la densidad de corriente para un transformador de 75 VA es
3,5 A/mm2.

Sprimario = I1 = 0, 326 = 0,093 mm2
J 3, 5

Ssecundario = I2 = 0, 63 = 0,18 mm2
J 3, 5

Paso 9
Hallamos el diámetro en cada caso.

∅1 = 4 ⋅ Sprimario = 4 ⋅ 0, 093 = 0, 34 mm
π π

∅2 = 4 ⋅ Ssecundario = 4 ⋅ 0, 18 = 0, 48 mm
π π

Se deben elegir los diámetros comerciales más próximos. En este caso para el
devanado primario será de 0,35 mm, y para el secundario de 0,5 mm.

Paso 10

Sección real del núcleo teniendo en cuenta un factor de apilamiento de la chapa
de 0,9.

Snúcleo real = Sn = 9, 53 = 10, 59 cm2
K ap 0, 9

Paso 11
Consideraremos el carrete como cuadrado. Así, las dimensiones quedan:

A = Snr = 10, 59 = 3, 3 cm 33 mm

Se elige un carrete comercial de 33 x 33 mm de ventana.

Paso 12

Número de chapas apiladas sabiendo que la chapa elegida es de 0,35 mm.

Nchapas = H = 33 = 94 chapas
Echp 0, 35

Finalmente, el transformador queda:
75 VA

Primario: Secundario:
= 230 V = 100 V
= 50 Hz = 50 Hz

Espiras = 913 Espiras = 397
= 0,35 mm = 0,5 mm

Transformadores 91

6. Cálculo de transformadores
trifásicos

El cálculo de un transformador trifásico es similar al caso del monofásico; no
obstante, debido a que el sistema de corriente es diferente y el número de bobinas
que lo forman también, es necesario tener en cuenta algunos conceptos previos.

6.1. Número de bobinas y su conexión

Un transformador trifásico está formado por un núcleo magnético de tres colum-
nas del mismo ancho y sección. En cada una se arrollan las bobinas del primario
y secundario de cada una de las fases (una por columna).

Bornes

Carretes Devandos de a Figura 3.37. Transformador trifá-
cada una de sico (Cortesía de AIGER).
las fases
recuerda
Base /soporte
Los terminales que finalizan en el
Núcleo mismo número son homólogos
magnético entre sí.

a Figura 3.38. Partes externas de un transformador trifásico.

El número de terminales de conexión por fase será de al menos cuatro, dos para
el primario y dos para el secundario. La identificación de cada uno de estos
terminales se encuentra normalizada. Así, todos los terminales que pertenecen
al primario comienzan con el número 1 y los correspondientes al secundario lo
hacen con el número 2. Cada una de las fases se identifica con una letra: U, V y
W. Para identificar si un terminal es el principio o fin de una bobina se indica con
un 1 y un 2 respectivamente. Así, un terminal etiquetado como 1U1 indica que es
del devanado primario, que pertenece a la fase U y que es el terminal de entrada
de esta bobina. Si, por ejemplo, si está etiquetado como 2V2 indica que es un ter-
minal del devanado 2, de la fase V y que es el terminal de salida de dicha bobina.

En la siguiente figura se muestra cómo deben ser identificados los terminales de
las bobinas de un transformador trifásico.

Primario

Primario 1U1 1V1 1W1

1U1 1U2 1V1 1V2 1W1 1W2

1U2 1V2 1W2

2U2 2V2 2W2

2U1 2U2 2V1 2V2 2W1 2W2 2U1 2V1 2W1

Secundario Secundario

a Figura 3.39. Identificación de terminales en las bobinas de un transformador trifásico.

92 Unidad 3

6.2. Posibilidades de conexión de los devanados

Cada devanado esta formado por tres bobinas. Por tanto, hay dos posibilidades de
conexión entre ellas: estrella y triángulo. No obstante, existe una tercera deno-
minada Zig-Zag, que requiere que cada bobina sea dividida en dos en el momento
de su construcción, de este modo la conexión entre tramos se realiza como una
mezcla de estrella y triángulo.

Conexión estrella Conexión triángulo Conexión Zig-Zag

1U1 1V1 1W1

Primario

1U2 1V2 1W2

2U2 2V2 2W2 a Figura 3.40. Diferentes tipos de conexión de las bobinas de un devanado.

Secundario De esta forma habría hasta 60 posibles conexiones entre devanados del primario
y del secundario. No obstante, no todas se utilizan ya que su funcionamiento es
análogo, quedando reducidas a doce. Aquí se muestran solamente algunas de ellas.

2U1 2V1 2W1 6.3. Relación de transformación

a Figura 3.41. Transformador trifá- En función de cómo se conecten las bobinas de ambos devanados, la tensión que
sico con conexión estrella-estrella. llega a los bornes de sus bobinas (tensión de fase) puede ser diferente a la tensión
del sistema de alimentación o de línea.
Primario
Un transformador se comporta como un receptor en un sistema trifásico equilibra-
do. Así, la tensión de línea (V) entre las diferentes fases es idéntica, ocurriendo lo
mismo con las tensiones de fase (Vf) entre los bornes de cada una de las bobinas.

1U1 1V1 1W1 L1 L2 L3 L1 L2 L3

VV VV
V V

1U2 1V2 1W2 Vf
Vf Vf
2U2 2V2 2W2 Vf Vf
Vf

a Figura 3.43. Tensiones en un sistema trifásico equilibrado en triángulo y en estrella.

2U1 2V1 2W1 Si las bobinas están conectadas en triángulo, la tensión de línea es la misma que

la tensión de fdaesel:ínVea=eVs f. Sin embargo, si las bobinas están conectas en estre-
lla, la tensión 3 la de fase. Es decir:
Secundario
V = 3 ⋅ Vf Vf = V
a Figura 3.42. Transformador 3
trifásico con conexión triángulo-
triángulo.

Transformadores 93

La relación de transformación en los trasformadores trifásicos se obtiene de
forma similar a la de los monofásicos. No obstante, esta depende de la forma de
conexión (estrella o triángulo) de los devanados. Si la conexión en ambos deva-
nados es la misma, es decir, estrella-estrella o triángulo-triángulo, la relación de
transformación se establece como la relación entre las espiras del primario y las
del secundario:

m= N1
N2

Denominándose relación de transformación simple.

De igual forma, si se conecta un voltímetro para medir la tensión de línea a la
entrada del transformador, y otro para medir la tensión de línea a la salida del
secundario, la relación de transformación se establece como:

mc = V1
V2

Recibiendo el nombre de relación de transformación compuesta (mc) o de ten-
siones.

Sin embargo, si la conexión de ambos devanados es diferente (primario en estre-
lla y secundario en triángulo, o viceversa), la relación de transformación se ob-
tiene en función de la relación existente entre la tensión de línea y la de fase de
ambos devanados, teniendo en cuenta que en la conexión estrella la tensión de
línea es 3 la de fase.

Estrella-Triángulo Triángulo-Estrella

1U1 1V1 1W1 1U1 1V1 1W1

Primario Primario

1U2 1V2 1W2 1U2 1V2 1W2

2U2 2V2 2W2 2U2 2V2 2W2

Secundario Secundario

2U1 2V1 2W1 2U1 2V1 2W1

mc = V1 = 3 ⋅ Vf1 = 3 ⋅ N1 mc = V1 = Vf1 = N1
V2 Vf 2 N2 V2 3 ⋅ Vf 2 3 ⋅ N2

a Figura 3.44. Configuraciones Estrella-Triángulo y Triángulo-Estrella en transformadores trifásicos.

94 Unidad 3

6.4. Calculo para la construcción de un transformador
trifásico

Se puede decir que un transformador trifásico se calcula considerando que cada
una de las columnas se comporta como un transformador monofásico. Así, par-
tiendo de esta premisa, solamente es necesario conocer algunos datos iniciales
para comenzar dicho cálculo.

caso práctico inicial • Potencia total. La potencia que aparece en las características del transforma-
dor o la que se desea conseguir para un diseño nuevo, es la correspondiente a
La potencia total de un transfor- la suma de las tres potencias parciales, una por fase o columna.
mador trifásico corresponde con la
suma de las potencias individuales Para realizar el cálculo es necesario conocer la potencia de una de las colum-
de cada una de sus columnas. cnoalsu(mSnc)a.sL(a3)o.btenemos al dividir la potencia total (S) entre el número de

Sección del Sc = S
núcleo (Sn) 3

a Figura 3.45. Sección de un nú- • Sección del núcleo. Como las tres columnas de un transformador trifásico son
cleo de transformador trifásico. iguales, la sección del núcleo magnético utilizada para el cálculo es la sección
de una de ellas.

• Tensión de fase. Como los devanados de un transformador constituyen un
sistema trifásico equilibrado, para realizar el cálculo es necesario conocer la
tensión de una sola de las fases, tanto del primario como del secundario.

Si la conexión el devanado se realiza en triángulo, la tensión de fase correspon-
de con la de línea. Sin embargo, si alguno de los devanados está conectado en
estrella, la tensión en cada una de las bobinas corresponde a la tensión de línea
entre 3 , como se ha indicado anteriormente.

400 V 1W ejemplo
1U 1V
A continuación se muestra un ejemplo de cálculo de un transformado
Primario trifásico (Estrella - Estrella) que tiene los siguientes datos de partida:

300 VA • Conexión primario - secundario: Estrella - Estrella.
50 Hz • Tensión del primario V1: 400 V
• Tensión del secundario V2: 100 V
Secundario • Frecuencia F: 50 Hz
• Potencia S: 300 VA (Potencia por columna 100 VA).
2U 2V 2W Datos empíricos, tomados de las tablas vistas anteriormente, para una
potencia de 100 VA por columna.
100 V
• Se va a utiliza chapa de grano orientado de 1,3 T.
a Figura 3.46. Esquema con los • Rendimiento h de 89%.
datos eléctricos del transformador • Factor de pérdidas en el cobre KCu: 1,08
del ejemplo. • Densidad de corriente 3 A/mm2.
• Factor de apilamiento de la chapa Kap: 0,9

Transformadores 95

Para realizar el cálculo del transformador seguiremos los siguientes pasos:

La potencia por fase es: 300 VA = 100 VA
3

La tensión por fase (columna) en el primario, sabiendo que las bobinas se conec-
tan en estrella, es:

Vf1 = V = 400V 230 V
3 3

La tensión por fase del secundario:

Vf 2 = V = 100 V 58 V
33

Paso 1

Hallamos la sección del núcleo a partir de la potencia deseada. Utilizamos un
valor de 1,1 para la constante K.

Sn = K ⋅ S = 1,1⋅ 100 = 11 cm2

Paso 2
En este caso no es necesario.

Paso 3

Hallamos la corriente del primario.

I1 = SC = 100 = 0, 43 A
V1 230

Paso 4

Hallamos la corriente del secundario para un rendimiento h del 89%.

I2 = η ⋅ SC = 0, 89 ⋅ 100 = 1, 53 A
V2 58

Paso 5
Calculamos el número de voltios por espira.

Vesp = 4, 44 ⋅ F ⋅ B ⋅ Sn = 4, 44 ⋅50⋅1,3⋅ (11⋅10−4 ) =0,32 V

Nota. La sección el núcleo debe darse en m2, por eso se realiza la operación
11 cm2 = 11 · 10–4 m2.

Paso 6

Calculamos el número de espiras de cada uno de los devanados.

N1 = Vf1 ⋅B = 230 725 espiras
4, 44 ⋅ F ⋅ Sn 0, 32

N2 = Vf2 ⋅B = 58 183 espiras
4, 44 ⋅ F ⋅ Sn 0, 32

(continúa)

96 Unidad 3

(continuación)

El número de espiras corresponde al de un transformador ideal sin pérdidas en
el cobre. A continuación las consideraremos.

Paso 7
El número de espiras reales aplicando un factor de pérdidas en el cobre (KCu)
de 1,08 son:

N1real = N1 ⋅ KCu = 725 ⋅1, 08 = 783 espiras
N2 real = N2 ⋅ KCu = 183 ⋅1, 08 = 198 espiras

Paso 8

Calculamos la sección de los conductores de ambos devanados teniendo en cuen-
ta que la densidad de corriente para un transformador de 100 VA es 3 A/mm2.

Sprimario = I1 = 0, 43 = 0,15 mm2
J 3
I2 1, 53
Ssecundario = J = 3 = 0, 51 mm2

Paso 9
Hallamos el diámetro en cada caso.

∅1 = 4 ⋅ Sprimario = 4 ⋅ 0,15 = 0, 43 mm
π π

∅2 = 4 ⋅ Ssecundario = 4 ⋅ 0, 51 = 0, 81 mm
π π

Se deben elegir los diámetros comerciales más próximos. En este caso para el
devanado primario será de 0,45 mm, y para el secundario de 0,8 mm.

Paso 10

Sección real del núcleo teniendo en cuenta un factor de apilamiento de la chapa
de 0,9.

Snúcleo real = Sn = 11 = 12, 22 cm2
K ap 0, 9

Paso 11
Consideraremos el carrete como cuadrado. Así, las dimensiones quedan:

A = Snr = 12, 22 3, 5 cm 35 mm

Se elige un carrete comercial de 35 x 35 mm de ventana.

Paso 12

Número de chapas apiladas sabiendo que la chapa elegida es de 0,35 mm.

Nchapas = H = 35 = 100 chapas
Echp 0, 35

Transformadores 97

7. Ensayos y comprobaciones vocabulario

En la fase de desarrollo de una máquina eléctrica, como puede ser un transforma- Español-Inglés
dor, los fabricantes realizan diferentes tipos de ensayos que permiten conocer las Ensayo de transformadores:
características y el comportamiento real del transformador, esto posibilitará su testing of transformers
fabricación en serie de forma optimizada.
Ensayo de vacío: open circuit test
Aquí los ensayos y comprobaciones se van a estudiar desde un punto de vista
práctico (sin entrar en detalles matemáticos), que permitirán analizar los trans- Ensayo de cortocircuito: short
formadores construidos en esta unidad. circuit test

7.1. Ensayo de vacío Ensayo de carga: load test

Este ensayo se realiza alimentando el primario con la tensión para la que ha sido Comprobación de polaridad:
diseñado y dejando sin carga (vacío) el devanado secundario. polarity test

Las medidas a realizar sobre él son:

• la tensión en los bornes del primario,

• la tensión en los bornes del secundario,

• la corriente en el devanado primario,

• la potencia del primario.

AW

V V
V1 V2

a Figura 3.47. Esquema para el ensayo de vacío.

Este ensayo permite comprobar:

• si en el secundario se obtiene la tensión para la que ha sido diseñado,

• la relación de transformación del transformador m =V1/V2,
• la corriente consumida por el transformador sin carga,

• las pérdidas en qeul ehiienrdrioca(PeFle)vyateímn eetlrcoo(blraes (pPéCrdu)idqauseecnorerlecspoobnredesonncotannlabapjoa-s
tencia medida

que se pueden despreciar, considerando así lo medido en el vatímetro sólo

como pérdidas en el hierro).

actividades

1. Sobre un transformador monofásico que se encuentre en perfecto funcionamiento, realiza las comprobaciones
del ensayo de vacío y anota los resultados en la siguiente tabla.

Concepto Valor obtenido en el ensayo

Tensión primario V1
Tensión secundario V2
Pérdidas en el hierro (PFe)
Relación de transformación (m)

Corriente del primario I1

98 Unidad 3

saber más 7.2. Ensayo de carga

Es evidente que el ensayo en car- Consiste en hacer funcionar el transformador en las condiciones para las que se
ga solamente se puede hacer con ha diseñado, aplicando la tensión nominal del primario y conectando la carga
transformadores de baja potencia, máxima en el secundario.
ya que para los más grandes, por
ejemplo, de distribución, es impo- La carga debería ser regulable y permitir obtener el valor de máxima potencia del
sible disponer de cargas de seme- transformador.
jantes características.
A A
vocabulario I1 I2

Español-Inglés V V Carga
Medidor de aislamiento: V1 V2
insulation tester
Medidor de resistencia a Figura 3.48. Esquema para el ensayo en carga.
de asilamiento: insulation
resistance tester Las medidas a realizar son las mismas que para el ensayo de vacío, añadiendo un
Pinza amperimétrica: amperímetro para comprobar la corriente del secundario.
clamp-on tester
Resistencia de los devanados: Este ensayo permite conocer:
winding resistance
• la caída de tensión que se produce en el secundario al comprobar cuál es su
saber más valor con o sin carga,

Con los resultados del ensayo en • la relación de transformación del transformador en función de las corrientes de
cortocircuito se pueden calcular de primario y secundario m =I2/I1.
forma indirecta otras característi-
cas del transformador, por ejem- 7.3. Ensayo en cortocircuito
plo, el rendimiento.
Este ensayo consiste en cortocircuitar el devanado secundario y aplicar una ten-
recuerda sión muy reducida en el primario, de forma que pueda circular por sus devanados
la corriente nominal. Para conseguir los valores reducidos de tensión, es necesario
Las pérdidas en el cobre (PCu) se un sistema de tensión ajustable como puede ser un autotransformador regulable.
pueden calcular de forma directa
conociendo la resistencia óhmica A W A Cortocircuito
de cada uno de los devanados (R), I1 Pcu I2
así como las corrientes correspon-
dientes. La expresión queda: Tensión V
regulable V1
PCu = R1 ⋅ I12 + R2 ⋅ I22
a Figura 3.49. Esquema para el ensayo en cortocircuito.

La tensión de cortocircuito t(rVaCnCs)fosremdaadodre. forma porcentual (%) en relación
con la tensión nominal del Dicho porcentaje permite calcular

la tensión que hay que aplicar al primario (sevcCCu)n,dpaarrioa que por los devanados se
establezca su corriente nominal, estando el en cortocircuito.

vcc = Vcc ⋅ 100 (%)
V1

Con este ensayo se pueden deducir las pérdidas en el cobre de los devanados sin
necesidad de trabajar con tensiones o cargas elevadas. En esta ocasión lo que
marca el vatímetro corresponde con las pérdidas en el cobre. Aquí las pérdidas en
el hierro se pueden despreciar debido a que la inducción del núcleo es muy débil,
ya que se aplica una tensión de excitación muy baja.

Transformadores 99

7.4. Comprobación del aislamiento saber más

Esta comprobación se realiza para medir la resistencia de aislamiento entre los Existe una prueba o ensayo para
devanados, y entre estos y el núcleo. Para ello se utiliza el medidor de aislamiento la comprobación de temperatura,
o megaóhmetro (Megger), que proporcionará un valor óhmico muy elevado (MΩ), que adquiere mayor importancia
ya que si es de otra forma, se habrá detectado un problema de aislamiento. cuanto mayor es la potencia del
Para comprobar la resistencia de aislamiento entre devanados, se cortocircuitan transformador. Este ensayo con-
todos los terminales del primario por un lado y todos los del secundario por otro, siste en tomar la temperatura de
conectando ambos puntos de unión a cada uno de los bornes del instrumento de la máquina durante un tiempo
medida. determinado cuando está a plena
carga.
MΩ MΩ
Esta medida se puede hacer por
Cortocircuito contacto directo de la sonda o
Cortocircuito termómetro con los devanados o
Cortocircuito el núcleo del transformador o, de
Cortocircuito modo contrario, sin contacto físi-
co utilizando una cámara térmica
o termográfica.

Transformador monofásico Transformador trifásico

a Figura 3.50. Conexión para la medida de la resistencia de aislamiento entre devanados.

La prueba de aislamiento entre el núcleo y los devanados se realiza manteniendo recuerda
cortocircuitados los bornes de primario y secundario, conectándolos a una punta
de prueba del medidor, bien por separado o bien juntos, y un punto (no aislado) La comprobación de la prueba de
del núcleo a la segunda punta de prueba. aislamiento debe hacerse con el
transformador desconectado de la
red de alimentación y de la carga.

MΩ MΩ

Conx. al núcleo

Cortocircuito Cortocircuito

Transformador monofásico Núcleo
MΩ MΩ

Cortocircuito Cortocircuito

Transformador trifásico

a Figura 3.51. Conexión para la medida de la resistencia de aislamiento entre el núcleo y los
devanados.