Páginas:
212
Edición:
1
Fecha de publicación:
18/02/2009
ISBN:
9788426715517
Formato:
17x24 cms

Transformadores

19,00 18,05
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Cálculo fácil de transformadores y autotransformadores monofásicos y trifásicos de baja tensión

Este libro es un tratado práctico para poder calcular transformadores y autotransformadores monofásicos y trifásicos de baja tensión, que tienen resultados muy aceptables y pueden competir sin problemas con los transformadores comerciales fabricados por empresas de reconocido prestigio.
Pocos son los libros que se dedican al cálculo de transformadores para los técnicos más habituales, para los talleres electromecánicos, en definitiva, para aquellos técnicos con muy poca base matemática, que sólo precisan los cálculos básicos imprescindibles para construir un transformador para un cuadro eléctrico que va a trabajar en un proceso industrial y que tiene que funcionar con una seguridad extrema, aunque se supere en un 50% la potencia nominal durante un tiempo más que prudencial.
Se facilita a los técnicos un buen manual para su quehacer diario. Por tanto, este libro será de gran ayuda a los técnicos de la Industria, a los técnicos de talleres electromecánicos que se dedican a la reparación de máquinas eléctricas, a los profesores de enseñanzas técnicas, a los alumnos de Ingeniería y de Ciclos Formativos y, en general, a todos aquellos a quienes apasione la electricidad, en cualquiera de sus facetas.
Los temas generales no son muy extensos, porque se entiende que lo verdaderamente importante son los cálculos; en éstos no se ha escatimado esfuerzo y están tratados ampliamente de tal manera que se pueda abordar con éxito cualquier cálculo de transformadores o autotransformadores, sean monofásicos o trifásicos, aunque siempre de baja tensión.
El libro está basado principalmente en la experiencia del autor, que ha dedicado muchos años de su vida profesional a la fabricación y reparación de transformadores utilizando los sistemas explicados en este libro y realizando posteriormente todos los protocolos citados.
El lector encontrará contenidos adicionales de este libro en www.marcombo.com

Prólogo ………………………………………………………………………………………………… xvii
Introducción …………………………………………………………………………………………. xix

Capítulo 1
Generalidades …………………………………………………………………… 1
1.1. ¿Qué es y para que sirve un transformador? ………………………………………. 1
1.2 Constitución ……………………………………………………………………………………. 2
1.3 Circuito eléctrico ……………………………………………………………………………… 2
1.4 Circuito magnético …………………………………………………………………………… 3
1.5 Simbología ………………………………………………………………………………………. 4
1.6 Flujo de dispersión …………………………………………………………………………… 4
1.7 Densidad de corriente ………………………………………………………………………. 5

Capítulo 2 
Funcionamiento ……………………………………………………………….. 9

Capítulo 3
Chapas magnéticas ………………………………………………………………… 17
1.1 A tope ………………………………………………………………………………………………… 18
1.2 A solape ……………………………………………………………………………………………… 19

Capítulo 4
Carretes de plástico ……………………………………………………………….. 25
1.1 Devanados consecutivos ………………………………………………………………………… 28
1.2 Devanados alternos ………………………………………………………………………………… 29

Capítulo 5 
Cálculo de transformador monofásico ………………………………………… 31
1. Método de tablas …………………………………………………………………… 31
1.1 Potencia del transformador …………………………………………………………………….. 31
1.2 Sección del núcleo …………………………………………………………………………………….. 32
1.3 Elección de la chapa magnética …………………………………………………………………. 33
1.4 Número de espiras del devanado primario …………………………………………………. 34
1.5 Número de espiras del devanado secundario ………………………………………………. 35
1.6 Diámetro del hilo del devanado secundario …………………………………………………. 36
1.7 Diámetro del hilo del devanado primario …………………………………………………….. 36
Resumen ………………………………………………………………………………………………………… 36

Capítulo 6 
Cálculo práctico de un transformador monofásico …………………………… 39
1. Método de tablas ……………………………………………………………………… 39
1.1 Potencia del transformador ………………………………………………………………………….. 39
1.2 Sección del núcleo ………………………………………………………………………………………… 40
1.3 Elección de la chapa magnética ………………………………………………………………………. 40
1.4 Número de espiras del devanado primario ………………………………………………………. 41
1.5 Número de espiras del devanado secundario ……………………………………………………. 41
1.6 Diámetro del hilo del devanado secundario ………………………………………………………. 42
1.7 Diámetro del hilo del devanado primario ………………………………………………………….. 42
1.8 Resumen de los datos calculados ……………………………………………………………………… 43
1.9 Ajustes de los hilos calculados ………………………………………………………………………….. 43

Capítulo 7 
Cálculo de transformadores monofásico ………………………………………………. 47
1. Método analítico …………………………………………………………………………… 47
1.1 Datos ………………………………………………………………………………………………………………. 47
1.2 Espiras / Voltios ………………………………………………………………………………………………. 47
1.3 Número de espiras del devanado primario ………………………………………………………….. 48
1.4 Número de espiras del devanado secundario ……………………………………………………….. 48
1.5 Sección del núcleo ………………………………………………………………………………………………. 48
1.6 Elección de la chapa magnética ……………………………………………………………………………. 48
1.7 Intensidad del devanado primario ………………………………………………………………………… 49
1.8 Intensidad del devanado secundario ……………………………………………………………………… 49
1.9 Sección del  hilo del devanado primario …………………………………………………………………. 49
1.10 Sección del hilo del devanado secundario ……………………………………………………………… 49
1.11 Diámetro del hilo del devanado primario ……………………………………………………………….. 49
1.12 Diámetro del hilo del devanado secundario …………………………………………………………….. 50
Resumen ……………………………………………………………………………………………………………………. 50

Capítulo 8 
Cálculo práctico de transformador monofásico ………………………………………. 51
1.1 Datos …………………………………………………………………………………………………………………… 51
1.2 Espiras / Voltios ………………………………………………………………………………………………….. 51
1.3 Número de espiras del devanado primario ……………………………………………………………….51
1.4 Número de espiras del devanado secundario …………………………………………………………… 51
1.5 Sección del núcleo ………………………………………………………………………………………………… 52
1.6 Elección de la chapa magnética ………………………………………………………………………………. 52
1.7 Intensidad del devanado primario …………………………………………………………………………… 53
1.8 Intensidad del devanado secundario ……………………………………………………………………….. 53
1.9 Sección del hilo del devanado primario ……………………………………………………………………. 53
1.10 Sección del hilo del devanado secundario ………………………………………………………………. 53
1.11 Diámetro del hilo del devanado primario ………………………………………………………………… 53
1.12 Diámetro del hilo del devanado secundario ……………………………………………………………… 53
Resumen ………………………………………………………………………………………………………………………. 54

Capítulo 9
Transformadores con devanados múltiples ………………………………………………… 55
1.1 Devanados múltiples en circuito primario …………………………………………………………………… 55
1.2 Devanados múltiples en circuito secundario …………………………………………………………………. 56
1.3 Transformadores con devanados múltiples en el circuito primario y secundario ………………. 57
1.4 Sustitución de un transformador con devanados múltiples  ……………………………………………. 57
1.5  Sustitución de un transformador con devanados múltiples y cero común ……………………….. 58
1.6 Cálculo de transformador con devanados múltiples ………………………………………………………… 59
1.7 Conexión de los devanados secundarios ………………………………………………………………………… 60

Capítulo 10
Modificación de las características de un transformador ………………………………… 63

Capítulo 11
Acoplamiento en paralelo de transformadores monofásicos …………………………..  67
1. Tipos de bobinados ……………………………………………………………………………….. 67
1.1 Bobinados a derecha ………………………………………………………………………………………………. 67
1.2 Bobinado a izquierda ……………………………………………………………………………………………… 68
2. Terminales homólogos ……………………………………………………………………… 69

Capítulo 12 
Transformadores de intensidad ……………………………………………………………… 71
1. ¿Qué son y para qué se utilizan ? …………………………………………………………. 71
2. Símbolo ………………………………………………………………………………………….. 72
3. Modificación de transformadores de intensidad ……………………………………. 72
3.1 Modificando el bobinado primario ………………………………………………………………………….. 74
3.2 Modificando el bobinado secuandario …………………………………………………………………….. 76
4. Contratación de un transformador de intensidad modificado ………………….. 76
5. Transformador de intensidad con núcleo partido …………………………………… 79

Capítulo 3
Transformadores utilizados en soldadura al arco ……………………………………….. 81
1. Particularidades de los transformadores utilizados en equipos de soldadura al arco ………. 81
2. Equipo de soldadura por flujo de dispersión …………………………………………… 82
3. Equipo de soldadura con regulación por conmutador ……………………………… 84
4. Equipo de soladura trifásica por flujo de dispersión ………………………………… 85
5. Equipo de soldadura con regulación electrónica ………………………………….. 88
5.1 Transformador de soldadura …………………………………………………………………………………. 89
5.2 Conmutador de tensión ………………………………………………………………………………………….. 89
5.3 Triac ………………………………………………………………………………………………………………………. 90
5.4 Circuito de disparo ………………………………………………………………………………………………….. 90

Capítulo 14
Sustitución de hilo de aluminio por cobre ……………………………………………….. 91

Capítulo 15
Cálculo de un transformador de altae intensidad ……………………………………… 93
1.1 Datos …………………………………………………………………………………………………………………… 93
1.2 Espiras / Voltios …………………………………………………………………………………………………… 94
1.3 Números de espiras del devanado primario ……………………………………………………………… 94
1.4 Número de espiras del devanado secundario ……………………………………………………………. 94
1.5 Sección del núcleo …………………………………………………………………………………………………. 94
1.6 Intensidad del devanado primario …………………………………………………………………………… 94
1.7 Intensidad del devanado secundario …………………………………………………………………………. 94
1.8 Sección del hilo del devanado primario ……………………………………………………………………… 95
1.9 Sección del hilo del devanado secundario …………………………………………………………………… 95
1.10 Diámetro del hilo del devanado primario …………………………………………………………………. 95
1.11 Diámetro del hilo del devanado secundario ……………………………………………………………….. 95
1.12 Elección de la chapa magnética …………………………………………………………………………………. 95

Capítulo 16
Transformadores trifásicos ……………………………………………………………………….. 103
1. Cálculo de trasnformadores III ……………………………………………………………….. 103
1.1 Sección de cada núcleo ………………………………………………………………………………………………. 104
1.2 Flujo magnético …………………………………………………………………………………………………………. 104
1.3 Pontencia del bobinado primario ……………………………………………………………………………….. 104
1.4 Intensidad del bobinado primario …………………………………………………………………………………. 105
1.5 Intensidad del bobinado secundario ………………………………………………………………………………… 105
1.6 Pontencia perdida en el transformador ……………………………………………………………………………. 105
1.7 Resistencia Óhmica de la bobina del bobinado primario ……………………………………………………… 105
1.8 Resistencia Óhmica de la bobina del bobinado secundario ……………………………………………………. 105
1.9 Tensión de fase primaria en triángulo ………………………………………………………………………………….. 105
1.10 Tensión de fase secundaria en estrella ………………………………………………………………………………….. 105
1.11 Número de espiras del bobinado primario …………………………………………………………………………….. 105
1.12 Número de espiras del bobinado secundario ………………………………………………………………………….. 105
1.13 Sección del hilo del bobinado primario ……………………………………………………………………………….. 106
1.14 Diámetro del devanado primario …………………………………………………………………………………………. 107
1.15 Sección del hilo del bobinado secundario …………………………………………………………………………….. 107
1.16 Diámetro del devanado secundario ………………………………………………………………………………………. 107
1.17 Ajustar los hilos a las medias del carrete ……………………………………………………………………………….. 107

Capítulo 17 
Cálculo práctico de un transoformador trifásico ……………………………………………………. 111
1.1 Sección de cada núcleo ………………………………………………………………………………………………………… 111
1.2 Flujo magnético …………………………………………………………………………………………………………………… 111
1.3 Pontencia del bobinado primario ………………………………………………………………………………………….. 111
1.4 Intensidad del bobinado primario ……………………………………………………………………………………………. 112
1.5 Intensidad del bobinado secundario ………………………………………………………………………………………… 112
1.6 Pontencia perdida en el transformador …………………………………………………………………………………….. 112
1.7 Resistencia Óhmica de la bobina del bobinado primario …………………………………………………………….. 112
1.8 Resistencia Óhmica de la bobina del bobinado secundario …………………………………………………………. 112
1.9 Tensión de fase primaria en triángulo ………………………………………………………………………………………. 112
1.10 Tensión de fase secundaria en estrella …………………………………………………………………………………….. 112
1.11 Número de espiras del bobinado primario ……………………………………………………………………………….. 112
1.12 Número de espiras del bobinado secundario ………………………………………………………………………….. 112
1.13 Sección del hilo del bobinado primario ……………………………………………………………………………………. 112
1.14 Diámetro del devanado primario …………………………………………………………………………………………….. 113
1.15 Sección del hilo del bobinado secundario …………………………………………………………………………………. 113
1.16 Diámetro del devanado secundario ………………………………………………………………………………………….. 113
1.17 Ajustar los hilos a las medidas del carrete …………………………………………………………………………………. 113

Capítulo 18
Conexiones normalizadaas de los transformadores trifásicos ………………………………. 117
1.1 Grupo A …………………………………………………………………………………………………………………………… 117
1.2 Grupo B …………………………………………………………………………………………………………………………… 117
1.3 Grupo C  …………………………………………………………………………………………………………………………. 118
1.4 Grupo D ………………………………………………………………………………………………………………………….. 119

Capítulo 19 
Sustitución de un transformador trifásico por tres monofásicos …………………………. 121

Capítulo 20 
Autotransformador monofásicos ………………………………………………………………….. 125
1. Generalidades ………………………………………………………………………………………… 125
2. Ventajas e inconvenientes ……………………………………………………………………….. 126
3. Autotransformador reductor ……………………………………………………………………. 127
4. Autotransformador elevador ……………………………………………………………………. 128

Capítulo 21
Cáluclo de autotransformadores monofásicos …………………………………………… 129
1. Proceso de cálculo ……………………………………………………………………………… 129
1.1 Datos …………………………………………………………………………………………………………………… 129
1.2 Incremento de la tensión secundaria ……………………………………………………………………… 129
1.3 Relación de trasformación …………………………………………………………………………………….. 130
1.4 Espiras por voltio …………………………………………………………………………………………………. 130
1.5 Espiraas totales …………………………………………………………………………………………………….. 130
1.6 Espiras en el circuito secundario …………………………………………………………………………….. 130
1.7 Espiras en el circuito primario ……………………………………………………………………………….. 130
1.8 Sección del núcleo ………………………………………………………………………………………………… 131
1.9 Intensidad del circuito secundario ………………………………………………………………………….. 131
1.10 Intensidad del circuito primario……………………………………………………………………………… 131
1.11 Intensidad de paso …………………………………………………………………………………………………. 131
1.12 Sección del hilo del devanado primario …………………………………………………………………….. 132
1.13 Sección del devanado primario …………………………………………………………………………………. 132
1.14 Diámetro del devanado primario ………………………………………………………………………………. 132
1.15 Diámetro del devanado secundario ……………………………………………………………………………. 132

Capítulo 22
Cálculo práctico de autotransformador monofásico reductor ………………………. 133
1. Procesos de cálculo …………………………………………………………………………….. 133
1.1 Datos …………………………………………………………………………………………………………………….. 133
1.2 Incremento de la tensión secundaria ……………………………………………………………………….. 133
1.3 Relación de transformación ……………………………………………………………………………………. 134
1.4 Espiras por voltio ……………………………………………………………………………………………………. 134
1.5 Espiras totales ………………………………………………………………………………………………………. 134
1.6 Espiras en el circuito secundario …………………………………………………………………………….. 134
1.7 Espiras en el circuito primario …………………………………………………………………………………. 134
1.8 Sección del núcleo …………………………………………………………………………………………………. 134
1.9 Intensidad del circuito secundario ………………………………………………………………………… 135
1.10 Intensidad del circuito primario …………………………………………………………………………….. 135
1.11 Intensidad de paso ……………………………………………………………………………………………… 135
1.12 Sección del hilo del devanado primario ………………………………………………………………….. 135
1.13 Sección del devanado primario …………………………………………………………………………….. 135
1.14 Diámetro del devanado primario …………………………………………………………………………… 135
1.15 Diámetro del devanado secundario ………………………………………………………………………… 135
Resumen de los datos calculadores ……………………………………………………………………………….  135

Capítulo 23
Cálculo práctico de un autotransformador elevador ………………………………… 139
1. Proceso de cálculo……………………………………………………………………………. 139
1.1 Datos …………………………………………………………………………………………………………………… 139
1.2 Incremento  de la tensión secundaria …………………………………………………………………. 139
1.3 Relación de transformación ………………………………………………………………………………. 140
1.4 Espiras por voltio ………………………………………………………………………………………………. 140
1.5 Espiras totales …………………………………………………………………………………………………… 140
1.6 Espiras en el circuito secundario ………………………………………………………………………….. 140
1.7 Espiras en el circuito primario …………………………………………………………………………….. 140
1.8 Sección del núcleo ………………………………………………………………………………………………. 140
1.9 Intensidad del circuito secundario ……………………………………………………………………….. 140
1.10 Intensidad del circuito primario ………………………………………………………………………….. 140
1.11 Intensidad de paso ……………………………………………………………………………………………… 141
1.12 Sección del hilo del devanado primario ………………………………………………………………….. 141
1.13 Sección del devanado primario ………………………………………………………………………………… 141
1.14 Diámetro del devanado primario ……………………………………………………………………………… 141
1.5 Diámetro del devanado secundario …………………………………………………………………………….. 141
Resumen de los datos calculados ………………………………………………………………………………………. 142

Capítulo 24 
Cálculo de autotransformadores trifásicos ………………………………………………… 143
1. Proceso de cálculo ………………………………………………………………………………. 143
1.1 Datos ………………………………………………………………………………………………………………………. 143
1.2 Incremento de la tensón secundaria …………………………………………………………………………… 143
1.3 Relación de transformación ……………………………………………………………………………………….. 144
1.4 Espiras por voltio ……………………………………………………………………………………………………… 144
1.5 Espiras totales …………………………………………………………………………………………………………… 144
1.6 Espiras del circuito secundario ……………………………………………………………………………………. 144
1.7 Espiras del circuito primario ………………………………………………………………………………………. 144
1.8 Sección del nucleo ………………………………………………………………………………………………………. 144
1.9 Intensidad del circuito secundario ………………………………………………………………………………. 144
1.10 Intensidad del circuito primario …………………………………………………………………………………. 144
1.11 Intensidad del circuito secundario ………………………………………………………………………………. 144
1.12 Sección del devanado primario …………………………………………………………………………………….. 144
1.13 Sección del devanado secundario ……………………………………………………………………………………. 144
1.14 Diámetro del devanado primario ………………………………………………………………………………………. 145
1.15  Diámetro del devanado secundario …………………………………………………………………………………. 145

Capítulo 25
Cálculo práctico de un autotransformador trifásico …………………………………….. 147
1. Proceso de cálculo ………………………………………………………………………………. 147
1.1 Datos …………………………………………………………………………………………………………………….. 147
1.2 Incremento de la tensión secundaria …………………………………………………………………………….. 147
1.3 Relación de transformación …………………………………………………………………………………………. 147
1.4 Espiras por voltio ………………………………………………………………………………………………………… 147
1.5 Espiras totales …………………………………………………………………………………………………………….. 147
1.6 Espiras del circuito secundario …………………………………………………………………………………….. 147
1.7 Espiras del circuito primario ……………………………………………………………………………………….. 148
1.8 Sección del núcleo ………………………………………………………………………………………………………. 148
1.9 Intensidad del circuito secundario ………………………………………………………………………………… 148
1.10 Intensidad del circuito primario ………………………………………………………………………………….. 148
1.11 Intensidad de paso ……………………………………………………………………………………………………… 148
1.12 Sección del  devanado primario ……………………………………………………………………………………. 148
1.13 Sección del devanado secundario ………………………………………………………………………………….. 148
1.14 Diámetro del devanado primario …………………………………………………………………………………… 148
1.15 Diámetro del devanado secundario ………………………………………………………………………………… 148
Resumen ……………………………………………………………………………………………………………………………. 149

Capítulo 26 
Conexión de los autotransformadores trifásicos ………………………………………………… 151 

Capítulo 27
Autotransformadores trifásicos para arranque de motores de inducción ………………… 153 

Capítulo 28 
Pruebas a realizar en un transformador terminado …………………………………………. 157
1.1  Ensayo de la chapa magnética  ……………………………………………………………………………….. 157
1.2 Ensayo de aislamiento. (Comprobación de derivaciones a masa) ……………………………….. 158
1.3 Ensayo de aislamiento. (Comprobación de derivaciones entre devanados) ………………….. 159
1.4 Relación de transformación ……………………………………………………………………………………… 160
1.5 Ensayo de la relación de transformación de vacío de un transformador monofásico ……………  161
1.6 Ensayo de la relación de transformación de vació de un transformador trifásico ………………… 161
1.7 Ensayo de vacío (Pérdidas en el hierro) …………………………………………………………………………… 163
1.8 Ensayo en vacío en un transformador monofásico ……………………………………………………………… 163
1.9 Ensayo en vacío en un transformador trifásico ………………………………………………………………….. 164
1.10 Ensayo en vacío en un transformación en carga ………………………………………………………………. 165
1.11 Ensayo de cortocircuito (Pérdidas en el cobre)…………………………………………………………………. 166
1.12 Ensayo de las pérdidas en el cobre en un transformador monofásico ………………………………… 167
1.13 Ensayo de las pérdidas en el cobre en un transformador trifásico ……………………………………… 168
1.14 Rendimiento de un transformador …………………………………………………………………………………. 168
1.15 Ensayo del rendimiento en un transformador monofásico ………………………………………………… 169
1.16 Ensayo del rendimiento en un transformador trifásico ……………………………………………………. 169
1.17 Calentamiento de un transformador ………………………………………………………………………………. 169
1.18 Medida de la resistencia de los devanados ………………………………………………………………………. 170
1.19 Medida de la resitencia de los devanados en transformadores monofásicos ………………………… 171
1.20 Medida de la resistencia de los devanados en transformadores trifásicos ……………………………. 171
1.21 Pérdidas por corriente parásitas ……………………………………………………………………………………….. 172
1.22 Número de espiras del primario ……………………………………………………………………………………… 172
1.23 Número de espiras del secundario ……………………………………………………………………………………. 173
1.24 Corriente activa de cacío …………………………………………………………………………………………………… 173
1.25 Corriente magnetizante …………………………………………………………………………………………………….. 173

Capítulo 29 
Identificación de los devanados de un transformador trifásico ……………………………. 175
1.1 Identificación del neutro ……………………………………………………………………………………………………. 176
1.2 Identificación de los devanados de alta tensión y baja tensión ……………………………………………….. 178
1.3 Identificación de los terminales homólogos ……………………………………………………………………….. 178

Capítulo 30
Protecciones para transformadores ………………………………………………………………….. 181
1. Protección de transformadores mediante sondas térmicas ………………………………… 181
2. Protectores térmicos …………………………………………………………………………………….. 181
3. Termistores y termistancias ………………………………………………………………………….. 183

Capítulo 31 
Arrancador suave para transformador ………………………………………………………… 187

Capítulo 32 
Tipos de transformadores …………………………………………………………………………….. 191
1.1 Transformadores para piscinas …………………………………………………………………. 191
1.2 Transformadores para usos clínicos …………………………………………………………………………………….. 192
1.3 Transformadores para ignición de calderas …………………………………………………………………………. 193
1.4 Transformadores toroidales ………………………………………………………………………………………………… 193
1.5 Transformadores de compoundaje ………………………………………………………………………………………. 194
1.6 Transformadores para convertidores C.C.-C.A ………………………………………………………………………. 196

Capítulo 33
Proceso del bobinado de un transformador o autotransformador ……………………………. 199

Capítulo 34
Instrucciones para el manejo de los programas de cálculo en Excel ……………………… 203
1.1 Partes comunes ……………………………………………………………………………………………………………….. 203
1.2 Programa para el cálculo de transformadores monofásicos  ………………………………………………….. 204
1.3 Programa para el cálculo de autotransformadores monofásicos ……………………………………………… 206
1.4 Programa para el cálculo de transformadors trifásicos …………………………………………………………… 208
1.5 Programa para el cálculo de auotransformadores trifásicos …………………………………………………….. 210

 

 

 

 

A color
Páginas:
212
Edición:
1
Año Publicación:
18/02/2009
ISBN:
9788426715517
Formato:
17x24 cms
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