Polaridad de los transformadores monofásicos Nomenclatura de los transformadores Esta establecido como estándar que las entradas a la bobina primaria del transformador se utilicen las siguientes letras: H1, H2 para el caso de un transformador monofásico. H1, H2, H3 para el caso de un transformador trifásico. Y en las salidas de la bobina secundaria se establece establece la siguiente nomenclatura: X1, X2 para el caso de un transformador monofásico. X1, X2, X3 para el caso de un transformador trifásico. ¿Qué es la polaridad en un transformador? La polaridad del transformador dependerá de cmo están de!anadas las dos bobinas, no solamente respecto al n"cleo sino que tambi#n respecto entre ellas. Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, seg"n el criterio del fabricante. $ebido a esto, podr%a ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria & la de la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto. Polaridad aditiva La polaridad positi!a se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Esto 'ace que los (u)os de los dos bobinados giren en el mismo sentido & se sumen los t#rminos H1 & X1 están cru*ados. cru *ados.
Polaridad sustractiva La polaridad sustracti!a se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto 'ace que los (u)os de los dos bobinados giren en sentidos opuestos & se resten los terminales H1 & X1 están en l%nea.
Polaridad de los devanados de un transformador monofásico En la +igura 1 se muestra un transformador de !arios de!anados que tiene dos bobinas de alta tensin & dos de ba)a tensin. Es una práctica general, identicar las terminales de los de!anados de alta tensin con la letra H & las de ba)a tensin con la letra X. -d!ierta que los de!anados de alta tensin poseen una ma&or cantidad de espiras.
Figura 1: olaridad instantánea de los de!anados & la con!encin del punto. En la +igura 1, se utili*a un sub%ndice impar para designar la polaridad instantánea positi!a de cada de!anado. /bs#r!ese que esta terminal corresponde al punto que representa la +E0 positi!a que se induce en cada de!anado. La le& de la mano derec'a & la le& de Len* permiten establecer las polaridades de los de!anados con base en la forma en el sentido de arrollamiento de las bobinas. in embargo, en un transformador industrial es impráctico deducir la polaridad relati!a a partir de la forma en que se 'an colocado los de!anados. El solo 'ec'o de desarmar el transformador conlle!a una considerable in!ersin de tiempo & dinero en transformadores de alta potencia más a"n, una !e* desarmado el transformador, la inspeccin !isual de las bobinas en busca de una direccin de arrollamiento representa una tarea tediosa & poco ingeniosa. El ensa&o de polaridad descrito en las siguientes l%neas !iene a sol!entar el problema de la identicacin de las terminales con punto de los de!anados. na !e* que se 'an identicado las terminales de alta tensin & ba)a tensin, el ensa&o de polaridad inicia con marcar en el de!anado de alta tensin una terminal con punto 4H1 en la +igura 25, la otra terminal se conecta a cualquier otra terminal del de!anado de ba)a tensin.
Figura 2: -rreglo de instrumentos para un ensa&o de polaridad. e requiere de tres !olt%metros 61 , 62 & 6 . 7ote que el !alor de 61 será siempre ma&or que 62. En la +igura 2, si la tensin de prueba 6 es ma&or que 61 , la le& de tensiones de 8irc''o9 dice que 62 debe a&udar; a 61 para ni!elar la tensin 6 . Es decir, la polaridad del de!anado de ba)a tensin es tal que su tensin se suma a la del primario & por lo tanto se dice que la polaridad del transformador es aditi!a. La terminal con punto en este caso es tal & como se muestra en la +igura 3a.
Figura 3:
Figura '(
La principal des!enta)a del autotransformador que inmediatamente surge de la cone>in planteada es que no dispone de aislacin gal!ánica entre los bobinados primarios & secundarios, por lo que una ele!acin de potencial en un bobinado respecto a un punto repercute directamente en el otro. or otra parte un cortocircuito en el bobinado serie; aplica gran parte ?o la totalidad en caso de un cortocircuito franco@ de la tensin aplicada de un lado en el otro lado del transformador. En general este tipo de transformadores se utili*an con relaciones de transformacin ba)as, en general del orden inferior de 3:1 o bien como reguladores de tensin. eg"n que bobinado se asigne como entrada el autotransformador podrá ser ele!ador; como reductor;.
)cuaciones *ue descri+en su funcionamiento - continuacin se desarrollan las ecuaciones que denen el funcionamiento de un autotransformador, consecuencia de las ecuaciones generales seg"n la nomenclatura indicada en la gura AB, & para el caso de un autotransformador utili*ado como reductor, si se deseara un ele!ador se debe intercambiar el -; por el C;.
$uponiendo un transformador ideal
$ustitu,endo la ecuaci-n 1 en la ecuaci-n 3 o+tenemos:
tili*ando similar ra*onamiento para las corrientes nos queda:
Potencia en un autotransformador Domo mencionamos antes unas de las caracter%sticas de un autotransformador es el 'ec'o de que a diferencia de los transformadores de !arios bobinados, este transformador no brinda un aislamiento gal!ánico entre el primario & el secundario dado que ambos están conectados f%sicamente mediante el de!anado com"n. Esta caracter%stica, como mencionamos, es una de sus principales des!enta)as, pero tambi#n le brinda una de sus principales !enta)as, como es el 'ec'o de poder mane)ar ma&or potencia que un transformador conectado en forma con!encional - continuacin se demuestra esta armacin: Las potencias que entran & salen al transformador supuesto ideal son,
or otro lado la potencia que mane)a cada de!anado es,
or lo tanto obtenemos,
ueda claro que cuanto más peque=o es el n"mero de !ueltas del de!anado serie respecto al de!anado com"n ma&or será la !enta)a en cuanto a la potencia, &a que los de!anados mane)arán menos potencia que la que realmente circula por el transformador. $e la ecuacin n"mero 1A se desprende entonces que el conectar un transformador estándar en conguracin autotransformador me permitir%a mane)ar una potencia ma&or que la que podr%a mane)ar dic'o transformador en una cone>in estándar.
