(pérdida del transformador). Relación entre la potencia que se entregaría a una carga especificada si el transformador considerado se sustituyera por otro ideal y la potencia entregada por el transformador real, con la condición de que la relación de impedancia del transformador ideal sea igual a la del transformador real.

Los transformadores se construyen principalmente en dos configuraciones: tipo núcleo (core-type) y tipo acorazado (shell-type). En el tipo núcleo, los devanados primario y secundario se distribuyen sobre las columnas del núcleo laminado para reducir el flujo de dispersión. En el tipo acorazado, ambos devanados se colocan en la columna central, logrando un circuito magnético más corto y compacto. Los núcleos se fabrican con láminas de acero al silicio ensambladas para minimizar pérdidas por corrientes parásitas.

También existe el transformador de núcleo enrollado (wound-core), construido a partir de una cinta de acero al silicio enrollada en espiral. La elección del diseño depende de la aplicación, el costo y los requisitos técnicos. Pueden fabricarse en versiones secas o sumergidas en aceite para mejorar el aislamiento y la refrigeración.

Las pérdidas en transformadores se clasifican en pérdidas en el cobre (o pérdidas de carga), proporcionales a la corriente, y pérdidas en el núcleo, debidas a histéresis y corrientes parásitas. Estas últimas se reducen mediante el uso de láminas de acero al silicio. Los transformadores modernos bien diseñados alcanzan eficiencias superiores al 90 %, especialmente cuando operan cerca de su carga nominal.

(Centro de transformación)

Tipos de transformadores

A continuación se presenta una breve descripción de los principales tipos de transformadores que pueden encontrarse en una subestación o centro de transformación, destacando sus implicancias energéticas.

La principal diferencia entre los transformadores de potencia para uso industrial se basa en el método utilizado para refrigerar el núcleo ferromagnético. Este enfriamiento es fundamental, ya que el aumento de temperatura provocado por las pérdidas en el hierro puede deteriorar el aislamiento eléctrico.

Transformadores con aislamiento dieléctrico líquido

Es el tipo de transformador más utilizado en instalaciones industriales y puede instalarse al aire libre.

El núcleo y los devanados se alojan dentro de un tanque metálico lleno de aceite mineral o aceite siliconado dieléctrico, cuya función principal es aislar eléctricamente y evacuar el calor generado por las pérdidas internas.

Para evitar contaminación ambiental o incendios en caso de fugas, es necesario disponer de una fosa o cubeta de contención.

La refrigeración se realiza mediante radiadores externos sobre los que circula aire natural o forzado mediante ventiladores. En algunos casos también se utilizan bombas para hacer circular el aceite.

Al evaluar el rendimiento global del transformador deben considerarse los consumos eléctricos de bombas y ventiladores.

Gracias a este sistema de enfriamiento, los devanados trabajan a temperaturas relativamente bajas (55 °C a 65 °C), reduciendo las pérdidas por efecto Joule y aumentando la vida útil del equipo.

Transformadores secos

Transformadores encapsulados en resina

Poseen características similares a los transformadores secos de devanados abiertos, pero los devanados están recubiertos por resina epoxi mezclada con sílice.

Este encapsulado mejora la resistencia al fuego y aumenta la seguridad de funcionamiento.

Su principal desventaja es el mayor costo inicial.

Transformadores de devanados abiertos (refrigerados por aire)

Son fáciles de instalar y requieren poco mantenimiento.

Al no contener aceite ni otros líquidos refrigerantes, no necesitan fosas de contención.

Sin embargo, no son adecuados para ambientes húmedos, salinos o muy polvorientos, ya que la humedad y los depósitos de polvo pueden deteriorar el aislamiento eléctrico y provocar descargas o fallas.

Como no poseen un sistema activo de refrigeración tan eficiente como los transformadores en aceite, trabajan a temperaturas más elevadas.

Conceptos relacionados :

• Transformador de potencia. (Power transformer)
• Transformador en aceite. (Oil-immersed transformer)
• Transformador seco. (Dry-type transformer)
• Transformador encapsulado en resina. (Cast resin transformer)
• Núcleo ferromagnético. (Ferromagnetic core)
• Núcleo laminado. (Laminated core)
• Devanado primario. (Primary winding)
• Devanado secundario. (Secondary winding)
• Bobina de alta tensión. (High-voltage winding)
• Bobina de baja tensión. (Low-voltage winding)
• Aislamiento dieléctrico. (Dielectric insulation)
• Aceite dieléctrico. (Dielectric oil)
• Aceite mineral aislante. (Mineral insulating oil)
• Tanque del transformador. (Transformer tank)
• Depósito conservador de aceite. (Oil conservator tank)
• Radiador de refrigeración. (Cooling radiator)
• Ventilador de refrigeración. (Cooling fan)
• Refrigeración natural. (Natural cooling)
• Refrigeración forzada. (Forced cooling)
• Circulación de aceite. (Oil circulation)
• Bomba de aceite. (Oil pump)
• Disipación de calor. (Heat dissipation)
• Pérdidas en el hierro. (Core losses)
• Pérdidas por histéresis. (Hysteresis losses)
• Pérdidas por corrientes de Foucault. (Eddy current losses)
• Pérdidas por efecto Joule. (Joule losses)
• Temperatura de operación. (Operating temperature)
• Aislamiento en resina epoxi. (Epoxy resin insulation)
• Material autoextinguible. (Self-extinguishing material)
• Refrigeración por aire. (Air cooling)
• Convección natural. (Natural convection)
• Subestación eléctrica. (Electrical substation)
• Centro de transformación. (Transformer substation)
• Borne de conexión. (Terminal connection)
• Aislador eléctrico. (Electrical insulator)
• Barra colectora. (Busbar)
• Relación de transformación. (Transformation ratio)
• Rendimiento del transformador. (Transformer efficiency)
• Sistema de refrigeración ONAN. (Oil Natural Air Natural)
• Sistema de refrigeración ONAF. (Oil Natural Air Forced)

(toma del transformador). Conexión accesible a un punto intermedio del devanado de un transformador con el fin, generalmente, de variar la relación de transformación.

• 1. Primario de 7,6 kV. (7.6-kV primary)
• 2. Transformador monofásico. (Single-phase transformer)
• 3. Conductor no puesto a tierra (superior). (Ungrounded conductor)
• 4. Conductor puesto a tierra (neutro). (Grounded conductor)
• 5. Conductor no puesto a tierra (inferior). (Ungrounded conductor)
• 6. Tensión de 120 V CA. (120 V AC)
• 7. Tensión de 240 V CA. (240 V AC)
• 8. Conexión de neutro central. (Center-tapped connection)
• 9. Tierra del sistema. (System ground)
• 10. Servicio eléctrico residencial 120/240 V. (120/240 V electric service)

Cambio de derivaciones (Tap Changing)

Los transformadores de subestación y distribución incorporan dispositivos de cambio de derivaciones para compensar variaciones en la tensión de línea y ajustar ligeramente la relación de transformación. Las bobinas poseen puntos intermedios (tomas) que permiten modificar el número de espiras activas, alterando así la tensión de salida. Estos ajustes suelen ser del orden de ±2,5 % o ±5 % respecto a la tensión nominal. En muchos casos, el cambio se realiza con el transformador fuera de servicio, aunque algunos modelos disponen de cambiadores de tomas externos que permiten efectuar ajustes bajo carga de manera segura.