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Transformadores eléctricos

Los transformadores se basan en la inducción electromagnética, entre dos bobinas de alambres conductores colocados a corta distancia, una de las cuales se denomina de manera arbitraria, bobina primaria, y la otra, bobina secundaria.

esquema
Figura 1. Representación esquemática de un transformador.

Esquema del transformador
Figura 2. Transformador con núcleo.

Esquemáticamente, un transformador puede representarse como aparece en la figura 1.

Este transformador elemental está formado por dos enrollados, uno primario y otro secundario como ya se ha dicho. Teóricamente (sin considerar las pérdidas), cuando se aplica una alimentación eléctrica variable tal como la corriente alterna a una de las bobinas, situación que la convierte automáticamente en primaria, en la otra (secundaria), se induce una tensión cuya magnitud depende de la relación entre el número de vueltas de alambre de una y otra bobina.

Cuando el número de vueltas del primario es mayor que las del secundario la tensión inducida es menor que la de alimentación, y se conoce como transformador reductor, para el caso contrario, esto es, cuando el voltaje inducido en el secundario es mayor que el del primario entonces es un transformador elevador.

En la práctica, este tipo de transformador elemental casi no se usa (excepto para muy alta frecuencia) porque las pérdidas de potencia son muy grandes. Para reducir notablemente las pérdidas, y así mejorar la eficiencia del transformador, se colocan ambas bobinas sobre un núcleo de material ferromagnético.

El esquema de un transformador más eficiente es el de la figura 2. Ahora, las dos bobinas del transformador elemental se han arrollado sobre un núcleo. Este núcleo está formado por una pieza de una aleación ferromagnética que forma un lazo cerrado. El lazo de material ferromagnético sirve como un "conducto" por el que transita el flujo magnético a interactuar con el secundario. Ahora, la dispersión del flujo magnético es mínima si la comparamos con el transformador elemental de la figura 1, con núcleo de aire.

En la figura 3 se muestra el esquema de un transformador real seccionado. Si observa, el núcleo ferromagnético está constituido por una sucesión de láminas. Estas láminas están aisladas eléctricamente unas de otras, ya que, al igual que en las bobinas, en el núcleo (que es conductor) se inducen corrientes (llamadas parásitas) que producen pérdidas de energía por calentamiento. El aislamiento entre las láminas se convierte en un impedimento para el flujo libre de estas corrientes, lo que reduce notablemente las pérdidas de energía por calentamiento en el núcleo.

En el diseño de un transformador real, hay que considerar una gran cantidad de cuestiones sumamente importantes que influyen, entre estas están:

1.- La frecuencia de operación.

Transformador eléctrico

Figura 3. Esquema de un transformador real.

2.- Las corrientes primaria y secundaria.

3.- Los voltajes de operación.

4.- Otras muchas.

Los transformadores han sido tratados con más profundidad aquí.



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