Este documento describe el funcionamiento del transformador monofásico. Explica que un transformador está formado por un núcleo magnético y dos bobinados primario y secundario. Detalla las relaciones entre voltajes y corrientes en un transformador real, así como cómo se afectan estas relaciones cuando se conecta una carga resistiva. Finalmente, presenta los resultados de mediciones realizadas en un laboratorio sobre un transformador monofásico.

1. UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA
QUITO-ECUADOR
FAMILIARIZATION WITH SINGLE PHASE
TRANSFORMER
Andrés Iza
aizaq@est.ups.edu.e
Javier Jiménez
ejimenezd1@est.ups.edu.ec
Ricardo Enríquez
eenriquezl@est.ups.edu.ec
Abstract—En este paper se presenta La familiarización del
transformador monofásico en la materia de Máquinas
Eléctricas 1. Los diferentes tipos de conexiones del
transformador que se pueden presentar en un sistema de
distribución con carga resistiva. Los transformadores
elevan o reducen- tensiones de C.A, para producir una
elevada de corriente alterna de baja tensión a partir de una
fuente de alta tensión y baja corriente. Los resultados
muestran la precisión de la utilización del trasformador
monofásico.
Keywords—Real transformer; Calculation of
transformers; Procedural framework
I. INTRODUCTION
Antes de iniciar el estudio del transformador en detalle,
será útil estudiar que es un transformador y cuál es el
funcionamiento. Los transformadores prácticos más
simples consisten en dos bobinas ubicadas juntas y
enlazadas por un núcleo magnético cerrado que pasta a
través del centro de estas bobinas.[1]
Básicamente está formado por un núcleo compuesto de
láminas de hierro y dos bobinados, a los cuales
denominaremos primario y secundario. El bobinado
primario con “N1”espiras es aquel por el cual ingresa la
energía y el secundario con “N2” espiras es aquel por el
cual se suministra dicha energía. [2]
Figura1: Transformador monofásico.
El núcleo de un transformador de potencia está
construido de láminas aisladas de acero enchapadas unas
con otras. Esta estructura laminada es empleada para
reducir el calentamiento interno en el núcleo. Cuando la
corriente fluye a través de las espiras de una bobina, se
producen líneas de flujo que pasan a través del centro de
la bobina formando lazos magnéticos cerrados en el
exterior de la bobina. Una corriente constante produce un
flujo estático, mientras que una corriente alterna produce
un flujo variable. Si la bobina se arrolla alrededor de un
núcleo de acero cerrado, el nivel de flujo se incrementara
muchas veces y las líneas de flujo quedaran confinadas a
la ruta establecida por el núcleo.[3]
El transformador monofásico es una máquina ‘estática’
que transforma energía eléctrica de un circuito a otro,
mediante una transformación magnética.
REAL TRANSFORMER
Los transformadores ideales descritos anteriormente, nunca
se podrán construir en realidad. Lo que puede construirse
son transformadores reales; dos o más bobinas de alambre,
físicamente envueltas alrededor de un núcleo
ferromagnético. Las características de unos
transformadores reales se aproximan mucho a las de unos
transformadores ideales, pero sólo hasta un cierto grado.En
esta sección estudiaremos el comportamiento de los
transformadores reales.[4]

2. UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA
QUITO-ECUADOR
Q
Para entenderel funcionamiento de un transformador real,
refirámonos a la figura 1. Esta nos muestra un
transformador que consiste en dos bobinas de alambre
enrolladas alrededor de un núcleo del transformador. La
bobina primaria del transformador está conectada a una
fuente de fuerza y la bobina secundaria está en circuito
abierto. La curva de histéresis del transformador se ilustra
en la figura 2. [4]
Figura 2: Transformador real sin carga conectada al
secundario.[4]
La ley de Faraday establece que si un flujo pasa por una
vuelta de una bobina de alambre, se inducirá una tensión
en la vuelta del alambre, proporcional a la tasa de cambio
en el flujo con relación al tiempo. En forma de
ecuación,[5]
[5]
En donde eind es la tensión inducida en la vuelta de la
bobina y es el flujo que pasa por la vuelta. Si una bobina
tiene N número de vueltas y el mismo flujo pasa portodas
ellas, entonces el voltaje inducido a través de toda la
bobina se expresa por:
[5]
Histéresis
Propiedad que tiene el material de tender a oponerse a la
variación de la inducción magnética. Este término
representa un retraso de la densidad de flujo con respecto
a la intensidad de campo magnético. La histéresis no
depende del tiempo sino solamente de que el campo
magnético está creciendo o disminuyendo.[5]
Figura 3: Curva de histéresis del transformador.
II. CALCULATION OF TRANSFORMERS
Relación de transformación:
Es la relación (o resultado de dividir) entre el número de
espiras del primario y del secundario,la cual es igual a la
relación entre la tensión del primario y del secundario sin
carga.
Relación entre corrientes:
Es inversa a la relación de transformación. Es decir que a
mayor corriente menos vueltas o espiras.Mientras que en
la relación de transformación a mayor tensión (voltaje)
más espiras o vueltas.
Rendimiento:
Nos dice cuanta potencia se aplica al transformador y
cuanta entrega este a la carga. La diferencia se pierde en
los devanados en forma de calor por efecto JOULE,
debido a que estos no tienen una resistencia nula, y
también en el núcleo debido a histéresis y corrientes de
Foucault. El transformador ideal rendirá un 100 % pero en
la práctica no existe.
Núcleo:
Son las chapas de material ferro-magnético, hierro al que
se añade una pequeña porción de silicio. Se recubre de
barniz aislante que evita la circulación de corrientes de
Foucault. De su calidad depende que aumente el
rendimiento del transformador hasta un valor cercano al
100 %.
Relación de voltajes del transformador
• La relación de voltaje y corriente en un transformador
es inversa; ya que si el voltaje aumenta la corriente
disminuye, o bien si el voltaje baja la corriente
aumenta.[6]

3. UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA
QUITO-ECUADOR
Q
• VP = Voltaje en el devanado primario.
• VS = Voltaje en el devanado secundario.
• IP = Corriente que circula en el devanado primario.
• IS = Corriente que circula en el devanado secundario.
𝑉𝑝
𝑉𝑠
=
𝐼𝑠
𝐼𝑝
[6]
III. PROCEDURAL FRAMEWORK
Relación de voltaje sin carga
Si se emplea instrumentación virtual, coloque el
conmutador de rango 250V/500V para los canales V1 y
V2 a “500 V” en la unidad multicanal I/O 68-500. Esto
permite que hasta 50 V sean monitoreados cuando los
conectores “50 V” están conectados.En la fuente de poder
60-105, asegúrese que el control de “voltaje variable de
salida” este en 0%, entonces coloque el breaker trifásico
en su posición de encendido.Configure el voltaje primario
a 40 Registre la lectura del voltímetro en el secundario V2
en la tabla 1 de resultados,en la columna “Voltímetro 2”
para ‘Sec 1 en la conexión en el secundario a 62.5v.
Asegúrese de registrar sus resultados en la tabla dispuesta
para la versión de entrenador que se disponga: 230 V o
120 V. [1]
Fig.1.Esquema del primer circuito
Relaciones de voltaje y de corriente con carga
Asegúrese que en la fuente 60-105, el control de voltaje
variable este posicionado en cero y que el suministro de
energía este apagado. Realice las conexiones indicadas
dependiendo de si se usa instrumentación virtual o
convencional. Si se emplea instrumentación virtual,
coloque el conmutador de rango 250V/500V para los
canales V1 y V2 a “250 V” en la unidad multicanal I/O
68-500. Esto permite que hasta 250 sean monitoreados
cuando los conectores “500 V/250 V” están conectados
Adicionalmente, Configure el conmutador de rango 1
A/10 A para I1 e I2 a 1 A. Esto permite que sean
monitoreadas corrientes de hasta 1 A cuando el terminal
de 10 A/ 1 A está siendo utilizado, o corrientes de hasta
200 mA cuando se emplea el terminal de 200
mA.Configure los conmutadores en la unidad de cargas
(Figura 2) para dar una resistencia de “326 _: R2 y R3 en
on, el resto en off” y verifique que el conmutador de carga
en la unidad de transformador monofásico este en
posición de encendido (on).[1]
Fig.2. Módulo trifásico de carga resistiva
Encienda la fuente 60-105 y mediantes el control de
voltaje variable, Configure el voltaje primario a 125 V de
acuerdo a la lectura dada por el medidor virtual o
convencionalV1. Empleando la instrumentación virtual o
la convencional (ver Figura 3), mida los voltajes y
corrientes en el primario y secundario y registre los
resultados en la Tabla 2.[1]
Fig.3. Esquema del segundo circuito

4. UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA
QUITO-ECUADOR
Q
IV. RESULT
Tabla 1
c Voltímetro 1
Voltímetro 2
Relaci
ón de
voltaje
s si
carga
Conexió
n en el
primario
Lectura Conexion
es en el
segundo
lectura
216v 40 625 v 11 3.63
216v 40 625v 24 1.66
216v 40 625v 40 1
125v 40 625v 41 0.97
Fig.1. Dato de la tabla 11v
Fig.2. Dato de la tabla 24v
Fig.3. Dato de la tabla 40
Fig.4. Dato de la tabla 41
Tabla 2
Voltaje
en el
primari
o v1
Corrien
te en el
primari
o I1
Voltaje
en el
secundar
io v2
Corrient
e en el
secundar
io
Resistenc
ia de
carga
124v 1.01 124 0.088 326.7
Fig.5. Datos de la tabla 2

5. UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA
QUITO-ECUADOR
Q
V. CONCLUSIONS
 En este artículo pudimos aprender un poco más sobre
el manejo del transformador monofásico aplicando
conocimientos de circuitos eléctricos.
 Podemos concluir que para realizar la conexión del
transformador en el laboratorio debemos realizar
primero las conexiones y luego proceder a encender
el módulo.
 Con los transformadores se han podido resolver una
gran cantidad de problemas eléctricos.
 Gracias a los transformadores la distribución de
energía eléctrica se ha podido usar y distribuir a las
diferentes ciudades del mundo, desde las plantas
generadoras de electricidad,
 Se distinguieron las partes principales de un
transformador, como el núcleo magnético y los
devanados.
 Se conoció que la razón de transformación del
voltaje entre el bobinado primario y el secundario
depende del número de vueltas que tenga cada uno.
REFERENCES
[1]Oñate,William(2017).Laboratorio
1.Quito,Ecuador.pdf.
[2]https://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/
electrotecnica_y_maquinas_electricas/apuntes/7_transfor
mador.pdf
[3] Chapman, Stephen (2005).Máquinas
Eléctricas.Monterrey, Mexico.
[4]http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/transfor
mador_monofasico.htm
[5] UPS. Clasificación de máquinas eléctricas, pdf.
[6]Kingsley, Charles (1992).Máquinas
Eléctricas.MexicoDf, Mexico.