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• Michael Pita Alava

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¿QUE ES UN TRANSFORMADOR? Un transformador es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir el voltaje de un circuito eléctrico de corriente alterna (no existen transformadores de corriente directa), también se puede usar para aislar eléctricamente un circuito. Está compuesto de dos embobinados independientes (devanados) en un núcleo de aire o material electromagnético. Hace algo más de un siglo que se inventó el Transformador. Este dispositivo ha hecho posible la distribución de energía eléctrica a todos los hogares, industrias, etc. Si no fuera por el transformador tendría que acortarse la distancia que separa a los generadores de electricidad (centrales eléctricas) de los consumidores.

¿COMO FUNCIONA UN TRANSFORMADOR? El principio básico de funcionamiento es que al poner una corriente alterna en el devanado primario se crea un flujo magnético en el núcleo del transformador, y, por lo tanto, también se crea en el devanado secundario. En consecuencia, se produce un voltaje variable en el devanado secundario, puede ser mayor o menor dependiendo del tipo de transformador. (Ingeniería Mecafenix, s.f.)

PARTES PRINCIPALES un transformador simple se compone esencialmente de tres partes. Devanado primario: El devanado primario (o bobina primaria) está conectado a la fuente de energía y transporta la corriente alterna desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador. Núcleo: Es en donde se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético alterno, por lo regular están construidos por una serie de laminas aisladas eléctricamente. para minimizar corrientes parásitas. Devanado secundario: El devanado secundario (o bobina secundaria) es el que suministra energía a la carga y es donde se genera la fuerza electromotriz (voltaje) por el cambio de magnetismo en el núcleo al cual rodea. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.

¿QUE TIPOS DE TRANSFORMADOR EXISTEN? Existen diferentes tipos y diversas formas de clasificar a los transformadores. Tanto como por su funcionalidad (de potencia, comunicaciones, de media), por sus aplicaciones (reductor de voltaje, de aislamiento, de impedancia), entre otros diferentes tipos de clasificaciones.

TIPOS DE TRANSFORMADORES Por su fase (monofásico, trifásico) Autotransformador De impedancia De potencia De comunicaciones De medida Elevador/reductor de voltaje De aislamiento De alimentación Con diodo dividido De frecuencia variable De pulsos De linea o flyback Híbrido Balun De frecuencia variable TIPOS DE TRANSFORMADORES. Devanado Primario: Se llama devanado primario al embobinado que recibe la fem de corriente alterna que se quiere aumentar o disminuir. (tecnologia-industrial, s.f.) Devanado Secundario: Recibe este nombre la bobina que proporciona el potencial transformado a una carga.

Transformador de Subida: Se denomina así al transformador que aumenta la fem aplicada en el primario, e1, también se le conoce como elevador. La razón de vueltas de secundario a primario () es mayor que 1, es decir, el embobinado secundario tiene más vueltas que el primario. Transformador de Bajada: Conocido también como reductor disminuye la fem aplicada en el primario e1, la razón de vueltas de secundario a primario () es menor que 1, es decir, el embobinado secundario tiene menos vueltas que el primario. Transformador de Aislamiento: Este no modifica la intensidad de la fem suministrada al primario, se usa solamente para aislar eléctricamente un circuito. Relación entre fuerzas electromotrices de entrada y salida de un transformador y la relación de vueltas entre primario y secundario: La elevación o reducción de una fem puede calcularse con la relación aritmética

En la que ep es la fem suministrada al primario, en volt; es la fem transformada y obtenida

en el secundario, en volt; y

la razón de vueltas entre el secundario y el primario,

cantidad adimensional; el resultado de esta división indica cuantas veces varía la magnitud de la fem aplicada al primario.

Físicamente, la transformación se efectúa porque al alimentar una fem de C. A. al primario de un transformador, se produce una corriente alterna variable en magnitud y polaridad, lo que provoca en el núcleo un flujo variable que aumenta senoidal mente en una dirección, se reduce hasta desaparecer; aumenta en dirección contraria hasta un máximo y se vuelve a reducir hasta anularse; repitiéndose esto periódicamente. La variación del flujo en el núcleo induce una femi en el primario y otra en el secundario, que, de acuerdo con la ley de Faraday, en magnitudes son iguales a:

Dividiendo ambas ecuaciones y tomando en cuenta que la rapidez de flujo que atraviesa las bobinas es la misma, tenemos:

La ecuación anterior también se le conoce como la ecuación del transformador Transformador Ideal: El transformador ideal es aquel que pasa íntegramente la potencia eléctrica suministrada del primario al secundario. Sus ecuaciones para calcular potencia eléctrica, fuerzas electromotrices, corrientes y número de vueltas de las bobinas son las siguientes.

En la que Is= corriente en el secundario; e Ip = corriente en el primario.

La ecuación

indica que si la fem del secundario es mayor que la del

primario, caso del transformador de subida, la corriente en secundario se reduce para mantener la potencia constante. Sucede también esto para el transformador de bajada, si se reduce la fem, la corriente aumenta. Transformador Real: En el transformador real, la potencia obtenida en el secundario es menor que la

suministrada al primario,

, debido a las pérdidas de ésta en el

núcleo y en los devanados. Las causas de pérdida de potencia por calentamiento son: Histéresis, Efecto Joule o Corrientes de Foucault. (academico, s.f.)

A la relación entre la potencia de salida y la de entrada se le denomina eficiencia (h) del transformador, matemáticamente:

Como se nota, h es un número que muestra que por ciento de potencia es la potencia de salida de la de entrada. Ejemplo, si h es 80%, indica que de la potencia de entrada solo se utilizan 80 de 100 unidades, las restantes se pierden en las formas mencionadas. Hecha esta aclaración, las ecuaciones para calcular potenciales, corrientes o potencias quedan:

PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR CORRIENTES DE FOUCAULT: El transformador funciona en base a las variaciones de flujo, éstas se presentan en el núcleo de material ferromagnético; considerando esta función, por ley de Faraday deducimos que entre dos puntos del núcleo se induce una fem, la que causa en el material una corriente denominada de Foucault. La corriente en el núcleo es grande debido a la resistencia pequeña del conductor (resistencia del núcleo) en que se presenta; lo que provoca un desprendimiento grande de calor por efecto Joule. Para reducir el calor, los núcleos se laminan, aumentando, de esta forma la resistencia del material ferromagnético con la reducción del área y por consecuencia la disminución de la corriente y el calor.

PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR HISTÉRESIS: La variación del flujo en el núcleo de un transformador hace que éste se imane y desimane periódicamente conforme varía la frecuencia de variación del flujo, dando lugar a un ciclo de histéresis. Se ha comprobado que el área envuelta por el ciclo de histéresis es proporcional al calentamiento del núcleo, motivo por el cual, para reducir las perdidas por histéresis, se escogen para construir transformadores, materiales cuya área interna en el ciclo de histéresis sea muy reducida. El hierro dulce o el hierro al silicio cumplen adecuadamente con esta condición.

Bibliografía (s.f.). Obtenido de tecnologia-industrial: https://www.tecnologiaindustrial.es/Transformador.htm (s.f.). Obtenido de academico: http://www.academico.cecyt7.ipn.mx/FisicaIV/unidad1/transformador.htm Ingeniería Mecafenix. (s.f.). Obtenido de https://www.ingmecafenix.com/electronica/transformador-electrico/