Los transformadores son dispositivos eléctricos con la capacidad de cambiar el nivel de voltaje de una corriente alterna (CA) en un circuito.

Funcionan solo con circuitos de CA, no con circuitos de corriente continua (CC). 

Cómo está compuesto un transformador de potencia

Los componentes básicos de un transformador son dos bobinas separadas de alambre enrollado alrededor de un solo núcleo. 

La bobina conectada a la fuente entrante o de voltaje es la bobina primaria, la bobina conectada a la salida o voltaje de salida es la bobina secundaria y el núcleo es un dispositivo electromagnético que impide (limita) o amplifica (aumenta) el flujo de voltaje de acuerdo con los requisitos de salida.

Una investigación más profunda sobre cómo funcionan los transformadores, sus diversos tipos y sus aplicaciones comunes ayuda a proporcionar una mejor comprensión de la función crítica que cumplen al proporcionar energía utilizable para operar computadoras, electrodomésticos, accesorios de iluminación y una amplia gama de otros tipos de electricidad. y dispositivos electrónicos.

Cómo funcionan los transformadores y sus diferentes tipos

Los transformadores no generan energía eléctrica.

En cambio, lo transfieren de un circuito de CA a otro.

Este proceso de transferencia comienza cuando una corriente eléctrica ingresa a un transformador.

La corriente ingresa a través de una conexión a la bobina primaria (también llamada devanado porque se enrolla alrededor de una parte del núcleo). 

Este devanado alrededor del núcleo convierte la energía eléctrica en un campo magnético, que luego fluye a través del núcleo y hacia los devanados de la bobina secundaria.

La bobina secundaria convierte el flujo electromagnético en energía eléctrica con el voltaje de salida necesario requerido.

Como se indicó anteriormente, hay cuatro componentes principales para un transformador básico:

  1. Conexiones de entrada: también conocida como el lado primario, la conexión de entrada es donde la energía entra en el transformador.
  • Conexiones de salida: La conexión de salida (o lado secundario) del transformador transmite la potencia convertida (aumentada o disminuida) fuera del transformador a la carga.
  • Bobinados de transformadores: en la mayoría de los casos, los bobinados primario y secundario no son bobinas simples, sino bobinas múltiples vinculadas a su fuente principal de entrada o salida para disminuir el flujo (una medida de la fuerza de un campo eléctrico a través de una superficie dada). 

La cantidad de aumento o disminución de voltaje se relaciona con la relación de vueltas de los devanados primario y secundario o el número de vueltas de cada bobina alrededor del núcleo.

Por ejemplo, un transformador con una relación de vueltas de 3: 1 convertiría 3 voltios a 1 voltio en un transformador reductor y una relación de 3: 5 convertiría 3 voltios a 5 voltios en un transformador elevador.

  • Núcleos de transformador: el núcleo del transformador mejora el acoplamiento magnético entre los circuitos primario y secundario.

Proporciona una ruta controlada para el flujo magnético a través del transformador desde los devanados primarios hasta los devanados secundarios. 

Te invitamos a leer lo siguiente: ¿Qué es la corriente monofásica, bifásica y trifásica?

Los núcleos no son una barra sólida de acero.

En cambio, están construidos con muchas láminas de acero delgadas.

Esta construcción ayuda a limitar o eliminar la acumulación de calor dentro del transformador. 

Hay dos tipos de núcleos utilizados en los transformadores: tipo de núcleo y tipo de carcasa, que se distinguen entre sí por la colocación de la bobina primaria y secundaria.

Los devanados se envuelven alrededor del núcleo en la variación del tipo de núcleo, mientras que en la variación del tipo de carcasa el núcleo rodea los devanados.

¿Para qué sirve un transformador?

Los transformadores de potencia aumentan o disminuyen los voltajes de línea y, si es necesario para circuitos integrados u otras operaciones de circuitos especializados, pueden ayudar con la transformación de voltaje de CA a voltaje de CC. 

El funcionamiento de estos transformadores ocurre en una de las tres frecuencias medidas en hercios (Hz), o el número de ciclos por segundo.

Aunque algunos transformadores de potencia de conmutación operan a frecuencias de 2.5 megahercios o mayores, los transformadores de potencia lineal estándar operan a frecuencias de 50 Hz, 60 Hz y 400 Hz.

Dado que la frecuencia permanece constante desde la fuente hasta la salida en un transformador de potencia, el hercio es una medida importante que afecta el tamaño del núcleo y la cantidad de calor generado por el transformador. 

Esta medición, junto con el voltaje primario, el voltaje RMS secundario y la corriente, las características de montaje y, a veces, el voltaje de ruptura primario a secundario deben considerarse al diseñar o comprar un transformador de potencia.

Transformadores de aislamiento vs. Autotransformadores

Los transformadores de aislamiento y los autotransformadores son dos tipos opuestos de transformadores de potencia.

Los transformadores de aislamiento consisten en devanados primarios y secundarios que no están conectados ya que están enrollados independientemente uno del otro.

Este diseño permite que estos dispositivos aíslen partes del circuito, evitando descargas eléctricas.

Por otro lado, los autotransformadores hacen uso de una parte del devanado primario como parte del devanado secundario, lo que crea una conexión directa entre las dos líneas utilizando alambre de cobre. 

Estos dispositivos usan menos cobre en las bobinas, lo que los hace menos costosos y más compactos.

Su aplicación principal es en aparatos fabricados en los EE. UU. Destinados a mercados extranjeros donde los voltajes de línea son 230V, y el dispositivo debe funcionar a 115V.

Aplicaciones y usos para transformadores

Los transformadores de potencia están presentes en todas las etapas de la transformación y distribución de energía, desde la planta eléctrica central hasta los tomacorrientes de tu casa u oficina, esto incluye: 

  • Transformadores de pared (es decir, carga de dispositivos electrónicos)
  • Centrales eléctricas y aplicaciones de energías renovables.
  • Controles de automatización y procesamiento industrial.
  • Sistemas de iluminación
  • Pequeños electrodomésticos (como computadoras, televisores, tostadoras, microondas)
  • Grandes electrodomésticos (como lavadoras, secadoras, fotocopiadoras)
  • Amplificadores de audio y parlantes
  • Dispositivos médicos (incluidos equipos de resonancia magnética y tomografía computarizada, bombas de oxígeno y controladores de goteo)

Finalmente

El tipo de transformador más óptimo depende de las especificaciones de uso.

Algunas de las especificaciones a considerar incluyen:

  1. voltaje de entrada (es decir, voltaje primario),
  2. voltaje de salida (es decir, voltaje secundario),
  3. corriente de salida,
  4. nivel de potencia, y
  5. tamaño del transformador (que va desde un grano de arroz hasta un camión grande).

Los transformadores, en sus diversos tipos y formas, permiten el uso seguro de una amplia gama de dispositivos eléctricos y electrónicos.

Son un dispositivo simple con una función relativamente simple, pero son un elemento esencial en la provisión de energía eléctrica para hogares y lugares de trabajo.

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