Transformadores

DEFINICIÓN
Un transformador es una máquina eléctrica estática capaz de
convertir una corriente alterna en otra corriente alterna de
diferente tensión e intensidad. Un transformador está
compuesto por un núcleo de hierro con dos arrollamientos o
devanados separados y aislados entre sí, denominados
primario y secundario.

PARTES:
.
Núcleo: Este elemento está constituido por chapas de acero al silicio y
silicio aisladas entre ellas. El núcleo de los transformadores está compuesto por
por las columnas, que es la parte donde se montan los devanados, y las culatas,
y que es la parte donde se realiza la unión entre las columnas. El núcleo se
utiliza para conducir el flujo magnético, ya que es un gran conductor
magnético.
Devanados: El devanado es un hilo de cobre enrollado a través del núcleo en
uno de sus extremos y recubiertos por una capa aislante, que suele ser barniz.
Está compuesto por dos bobinas, la primaria y la secundaria. La relación de
vueltas del hilo de cobre entre el primario y el secundario nos indicará la
relación de transformación

FUNCIONAMIENTO
Al conectar el devanado primario a una corriente alterna monofásica, se establece un
flujo magnético alterno dentro del núcleo. Este flujo atraviesa el devanado secundario
induciendo una fuerza electromotriz en el devanado secundario. A su vez, al circular
corriente alterna en el secundario, se contrarresta el flujo magnético, induciendo sobre
el primario una fuerza contraelectromotriz.
Desde el punto de vista energético, un transformador convierte energía eléctrica en
magnética en el primario, y en el secundario convierte energía magnética en eléctrica.
El primario se comporta como un receptor y el secundario como un generador.

Como el flujo circulando por el núcleo es único, las
tensiones del primario y secundario (fuerza
contraelectromotriz y electromotriz
respectivamente) son proporcionales al número de
vueltas da cada bobinado:
𝑣1
𝑣2
=
𝑁1
𝑁2
= 𝑚
Donde:
V1 yV2 son las tensiones en el primario y secundario y N1 y N2 son el
número de vueltas en el primario y secundario.
A la relación entre el número de vueltas en el primario y el secundario
la llamamos relación de transformación, y la representamos con la
letra m.

Si el transformador fuese ideal y no tuviese pérdidas, la potencia eléctrica
consumida en el primario sería igual a la generada en el secundario, y puesto
que el flujo magnético y las corrientes están en fase 𝜑1 = 𝜑2 (se mantiene el
desfase): por tanto
𝑣1
𝑣2
=
𝑁1
𝑁2
= 𝑚 =
𝐼2
𝐼1
• De esta fórmula deducimos que si el transformador es reductor, es decir que reduce la tensión, la corriente
aumenta, y si es elevador, la tensión aumenta y la corriente disminuye.
• Un transformador es una máquina que sirve para variar la tensión de una corriente alterna, variando también la
intensidad, dejando la misma frecuencia y desfase.
• Hay que destacar que un transformador no sirve para corriente continua.

Pero en la realidad, en los transformadores reales existen pequeñas pérdidas que se
manifiestan en forma de calor. Estas pérdidas las causan los materiales que
componen un transformador eléctrico.
Dichas perdidas pueden ser:
Pérdidas en el cobre: Debidas a la resistencia propia del cobre al paso de la
corriente
Pérdidas por corrientes parásitas: Son producidas por la resistencia que
el núcleo ferro magnético al ser atravesado por el flujo magnético.
Pérdidas por histéresis: Son provocadas por la diferencia en el recorrido de las
líneas de campo magnético cuando circulan en diferente sentido cada medio
ciclo.
Pérdidas a causa de los flujos de dispersión en el primario y en el
secundario: Estos flujos provocan una auto inductancia en las bobinas primarias
y secundarias.

.
Transformadores de potencia
Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de
tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Su
funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.
Transformadores eléctricos:
Los transformadores eléctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje
voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el
número de espiras del devanado secundario es mayor al del devanado primario.

Transformador eléctrico reductor:
Los transformadores eléctricos reductores tienen la
capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación
al voltaje de entrada. En estos transformadores el
número de espiras del devanado primario es mayor al
secundario.
Autotransformadores:
Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de
un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas. La
solución consiste en montar las bobinas de manera
sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría
en el devanado primario para salir por el secundario,
sino que entra por un punto intermedio de la única
bobina existente.

Los transformadores son elementos muy utilizados en la red
eléctrica.
Una vez generada la electricidad en el generador de las centrales, y
antes de enviarla a la red, se utilizan los transformadores elevadores
para elevar la tensión y reducir así las pérdidas en el transporte
producidas por el efecto Joule. Una vez transportada se utilizan los
transformadores reductores para darle a esta electricidad unos
valores con los que podamos trabajar.
Los transformadores también son usados por la mayoría
de electrodomésticos y aparatos electrónicos, ya que estos trabajan,
normalmente, a tensiones de un valor inferior al suministrado por la
red.

SEGURIDAD EN EL HOGAR
Por último hacer mención a que uno de los elementos de
seguridad eléctrica del hogar utiliza transformadores. Se
trata del diferencial . Este dispositivo utiliza
transformadores para comparar la intensidad que entra
con la que sale del hogar. Si la diferencia entre estos es
mayor a 10 mA desconecta el circuito evitando que
podamos sufrir lesiones.

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