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Lección Transformadores · Monofásico y polaridad

Transformador monofásico

Un transformador transfiere energía eléctrica entre circuitos por inducción magnética, sin contacto eléctrico directo en el transformador de aislamiento. Sube o baja voltaje (y al revés la corriente) según la relación de espiras. Es el corazón de la distribución.

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Qué hace y qué no hace

Hace: cambiar nivel de voltaje AC, aislar circuitos (si es de aislamiento), adaptar impedancias.

No hace: crear potencia de la nada. Si ignoras pérdidas, Pp ≈ Ps → Vp·Ip ≈ Vs·Is.

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Relación de transformación

Vp / Vs = Np / Ns = Is / Ip (ideal)

Si el secundario tiene menos espiras, es bajada (step-down): menos V, más I disponible. Si tiene más, subida (step-up).

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Transformador de aislamiento

Primario y secundario separados. Sirve para seguridad, romper lazos de tierra, y suministrar un secundario referenciado como quieras (a veces con center tap).

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Corriente y carga

La corriente del primario sube cuando conectas carga en el secundario. En vacío solo hay una pequeña corriente de magnetización. Si el secundario se cortocircuita, el primario pide una corriente enorme: por eso hay protección.

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Placa e impedancia

La placa trae kVA, voltajes, a veces %Z (impedancia). El %Z te dice cuánto cae el voltaje a plena carga y cuánta corriente de falla puedes esperar (orden de magnitud).

I_fullload = kVA×1000 / V

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Pruebas básicas

  • Continuidad de bobinas.
  • Aislamiento megger (primario-secundario, bobinas-núcleo) con procedimiento y nivel adecuado.
  • Relación de transformación con equipo o midiendo V en vacío con cuidado.
  • Inspección: aceite (si aplica), ruidos, temperatura, conexiones.
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Pérdidas y calor

Pérdidas en el cobre (I²R) y en el núcleo (histéresis/eddy). Un transformador caliente a vacío sugiere problema de núcleo/tensión; caliente solo a carga sugiere sobrecarga o ventilación.

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Seguridad

Nunca asumas que el secundario está “muerto” porque abriste un breaker del primario sin verificar. Descarga y prueba. Los capacitores de otros equipos y la inducción pueden sorprender. Respetar puesta a tierra del secundario cuando el diseño lo pide.

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Enfoque específico de esta lección

Pasa la carga a kVA e I nominal antes de opinar.

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Números y hábitos que te salvan en campo

Antes de opinar, anota:

  1. Qué topología o máquina tienes delante.
  2. Voltajes y corrientes con punto de medición.
  3. Frecuencia o rpm si aplican.
  4. Qué dice la placa o el esquema.
  5. Qué cambia si aislas una parte.

Un diagnóstico sin esos datos es conversación, no oficio.

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Cómo estudiar esta lección

  1. Explica el bloque central en voz alta a un ayudante imaginario.
  2. Reescribe el caso de campo con números de un equipo real.
  3. Completa el checklist sin mirar.
  4. Marca en la tabla de errores cuáles ya te pasaron.

Si no puedes decir la idea central en un minuto, vuelve al primer tercio.

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Relación con seguridad

Medir energizado exige EPP, instrumento de categoría adecuada y un plan si la lectura no cuadra. Capacitores, campos inductivos, ejes girando y neutros de potencia no perdonan la prisa. Si el procedimiento pide desenergizar y verificar ausencia de tensión, eso manda.

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Caso de campo

Situación. Transformador 480–208/120 V, 15 kVA. El ayudante pone una carga de 80 A en 208 V y no entiende por qué el primario se pone al límite.

Cómo pensarlo. I_sec nominal ≈ 15000/208 ≈ 72 A. A 80 A ya está sobrecargado. Primario a 480 V: I_pri nominal ≈ 31 A. Los números cuadran con conservación de potencia.

Conclusión: trabaja siempre en kVA e I nominal, no a ojo.

En el campo

Síntoma

Sobrecalentamiento; V secundario bajo a carga; ruido; trip primario

Dónde mirar

Placa; conexiones; carga real; ventilación; %Z

Causas probables

  1. Sobrecarga
  2. corto secundario
  3. aislamiento fallido
  4. taps mal

Qué medir

  1. Vp Vs
  2. Ip Is
  3. temperatura
  4. aislamiento

Qué no hacer

  • Megger sin procedimiento
  • asumir aislado sin medir

Checklist

  • Uso Np/Ns = Vp/Vs
  • Estimo I nominal desde kVA
  • Distingo aislamiento
  • Leo placa y %Z básico
  • Pruebo con seguridad

Errores comunes

Síntoma Causa típica Acción
Síntoma Secundario “flojo”
Causa típica Caída por carga/%Z
Acción Calcular I vs nominal
Síntoma Primario dispara
Causa típica Corto o overload secundario
Acción Medir Is y aislar carga
Síntoma Calor en vacío
Causa típica Núcleo/sobretensión
Acción Verificar Vp y ruido
Síntoma Choque en “apagado”
Causa típica No verificado
Acción Probar ausencia de tensión