Autotransformadores

Introducción

Los autotransformadores son una alternativa que se considera al momento de un diseño; poseen ventajas y desventajas con respecto al transformador cotidiano, pero cumplen con la misma función.

Autotransformador.

El autotransformador se podría considerar como un caso algo particular en la familia de transformadores, posee las mismas cualidades de un transformador, pero la diferencia es que el autotransformador tiene un solo devanado (bobinado) el cual hace de Bobinado Primario y Secundario, que se encuentra envuelto al núcleo, este autotransformador tiene 4 bornes los cuales constan en el primario y secundario, la conexión del terminal C Fig (2) depende de la necesidad de voltaje que se necesita a la salida, ya que puede conectarse en cualquier espira obteniendo la tensión requerida, en este caso en la Fig (2) se puede observar que el voltaje de ingreso es menor al cual se tendrá al de salida( Autotransformador elevador). En la Fig (1) se puede observar una ilustración de un auto transformador. En la Fig (2) se podrá ver la ilustración del autotransformador como es la conexión internamente. Fig (3).- Autotransformador reductor.

Fig (1)

Fig (2)

Fig (3)

Funcionamiento

El transformador común y corriente deja fluir el campo magnético desde la entrada hasta la salida, en cambio el autotransformador, su funcionamiento o parte de este funcionamiento es por inducción y la otra parte del funcionamiento es de forma eléctrica.

La relación de transformación de un autotransformador de un transformador normal entre las tensiones, corrientes, número de vueltas, del primario con las del secundario; En un autotransformador, la porción común (llamada por ello "devanado común") del devanado único actúa como parte tanto del devanado "primario" como del "secundario". La porción restante del devanado recibe el nombre de "devanado serie" y es la que proporciona la diferencia de tensión entre ambos circuitos, mediante la adición en serie (de allí su nombre) con la tensión del devanado común. A continuación en la ecuación (1) y en la gráfica Fig (4) se entenderá de mejor manera la relación de transformación.

Nesp1= devanado Común.

Nesp2= común + devanado serie.

Ec. (1)

Fig (4)

Operación

Energización y puesta en marcha.

Aspectos eléctricos.

Los ATR con autotransformador son arrancadores que limitan la corriente en la etapa de arranque, evitando alcanzar corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación. Los arrancadores cuentan con protecciones de sobrecarga y corto circuito en las fases y ofrecen compensación de temperatura ambiente.

Ventajas del Autotransformador

El autotransformador tiene sus ventajas sobre el transformador por ejemplo:

• Tamaños de núcleo más pequeños.

• Más livianos.- porque tiene un solo devanado.

• Menos pérdidas de Potencia.

• Más eficiencia.

• Baratos.

• Menos corriente para generar flujo en el núcleo.

• Genera más potencia.

• Resulta más fácil su construcción

• Un solo Bobinando.

• Se emplea menos cobre para su construcción.

• Tiene menores reactancias de dispersión.

• Menos pérdidas de Hierra.

• Más fácil Transporte.- porque son livianos.

• Disminución de la corriente al Vacío.

• Mejora de la refrigeración.

Desventajas del Autotransformador

Autotransformador tiene desventajas que pueden tener mucho peso a la hora de decidirse al momento de comprar, o empezar su construcción, a continuación daremos tres desventajas importantes o relevantes que hay que tener muy en cuenta.

• Colocar las tomas en baja tensión, requieren de tomas que estén dimensionados para más corriente.

• Tener impedancia reducida en caso de cortocircuito las corrientes serán muy altas.

• No tener el aislamiento entre la entrada y la salida, lo que vuelve insegura su operación.

Aplicaciones

Los Autotransformadores son utilizados comúnmente en sistemas de potencia en circuitos que necesitan ser conectados a diferentes voltajes. Como se comentó en clase existe un autotransformador a la salida de la Hidroeléctrica Paute (Azuay –Ecuador).

En la Industria se utiliza para conectar maquinarias fabricadas a tensiones nominales que son diferentes de las fuentes como por ejemplo puede ser un motor de 480V, o también pueden ser aplicados en electrodomésticos que necesiten 100-130V o 220-250V.

En sistemas de distribución rural, donde las distancias son largas, se pueden utilizar autotransformadores especiales con relaciones alrededor de 1:1, aprovechando la multiplicidad de tomas para variar el voltaje de alimentación y así compensar las apreciables caídas de tensión en los extremos de la línea. Se utilizan autotransformadores también como método de arranque suave para motores tipo jaula de ardilla, los cuales se caracterizan por demandar una alta corriente durante el arranque. Si se alimenta el motor conectándolo a la toma menor de un autotransformador, el voltaje reducido de la alimentación resultará en una menor corriente de arranque y por lo tanto en condiciones más seguras de operación, tanto para el motor como para la instalación eléctrica.

Citaremos algunos ejemplos de aplicaciones de los autotransformadores.

• Para enlazar redes de muy alta tensión con neutro puesto a tierra (típicamente una red de 400 kV con una red de 220 kV)

• Para enlazar redes de media tensión con neutro aislado (ambas), por ejemplo una red de 20 kV de una compañía eléctrica con una red de 15 kV de la misma compañía.

• Como pequeños transformadores domésticos 220/127 V

• Para arranque de motores asíncronos.

A continuación en la tabla 1 y tabla 2 podremos observar especificaciones de AUTOTRANSFORMADORES DE REGULACIÓN CONTINUA.

Tabla (1)

Tabla (2)

Conclusiones

El autotransformador ha sido un "interconectador" de tensiones, es usado en electrodomésticos y en aparatos electrónicos como también es común que se utilice en las industrias grandes para maquinarias.

Ofrece un sin número de Ventajas que lo hacen una muy buena opción, aunque también tienes sus peros, que con un muy buen diseño ofrece garantía.

Bibliografía

Imágenes.

Fig (1) Direct Industry el salón virtual de la industria< http://www.directindustry.es/prod/df-electric/autotransformadores-monofasico-63110-416362.html>

Fig (2) y Fig (3) Electronica Unicrom. < http://www.unicrom.com/Tut_autotransformador.asp>

Fig (4) Electricidad y Automatismos< http://www.nichese.com/trans-auto.html>

Tabla (1), Tabla (2) Salicru.com< http://centro-descargas.salicru.com/manuales/ARC-19/ARC_v28-05-2009-SPA.pdf>

Referencias.

[1] Electricidad y Automatismos < AUTOTRANSFORMADORES_.htm>

[2] Transformadores Digofat < http://www.digofat.com/shop/detallenot.asp?notid=10>

[3] Wikipedia.org < http://es.wikipedia.org/wiki/Autotransformador>

[4] ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DELLITORALFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA YCOMPUTACIÓNLABORATORIO DE MAQUINARIAELECTRICA, Daniel Flores Cristóbal, León Gustavo Sampedro < http://es.scribd.com/douglas25055/d/13609183-Autotransformador>

[5]Juan Carlos Burgos Universidad de Madrid < http://ocw.uc3m.es/ingenieria-electrica/circuitos-magneticos-y-transformadores/temas/tema-4-transformadores-trifasicos>

Autor:

Fernando Siavichay

Maquinas eléctricas I