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