Los transformadores son máquinas estáticas basadas en la inducción electromagnéticas que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión y cuya misión es transmitir la energía (potencia) eléctrica entre dos sistemas modificando los valores de la tensión y la intensidad. Por lo tanto permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
El transformador está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.
Se podría decir, que este tipo de aparato se encarga de realizar 3 funciones principales:
1. Aislación de voltaje.
2. Elevación de voltaje: Sucede solo cuando el voltaje en la bobina secundaria es mayor que en la bobina primaria.
3. Reducción de voltaje: Sucede cuando el voltaje de la bobina secundaria es menor que en la bobina primaria.
Los tipos empleados en electrónica se caracerizan por su pequeño tamaño, siendo su campo de aplicación más importantes en las fuentes de alimentación.
Las partes básicas de un transformador son:
- Devanado primario: La bobina primaria se encuentra conectada a la fuente de energía, y por ello se encarga de transporta la corriente alterna desde la línea principal de suministro. Dependiendo de la aplicación del transformador se puede clasificar con alto o bajo voltaje.
- Núcleo de material magnético: Es el circuito magnético en el cual se genera el flujo magnético alterno y se enrollan los devanados. Hasta hace poco tiempo, los núcleos de los transformadores estaban compuestos con apilamientos o laminaciones de chapa de acero, y se encontraban firmemente sujetadas entre sí.
El nuevo tipo de núcleo se basa en una continua tira de acero al silicio que esta enrollado fuertemente en un espiral, justamente alrededor de los aislados devanados, y firmemente se sujeta por medio de una soldadura de puntos en su extremo. Este nuevo tipo de elaboración, permite reducir los costos en la elaboración, como también disminuye la perdida de potencia en el núcleo, gracias a las conocidas corrientes de Foucault.
- Devanado secundario: La bobina o el devanado secundario, se encarga de suministrar toda la energía a la carga, y en ella se genera la f.e.m, es decir, la fuerza electromotriz. Debido al cambio de magnetismo que se genera en el núcleo al cual rodea. Según sea la aplicación del transformador puede ser de bajo o alto voltaje. Sin embargo, en algunos casos, el transformador posee solo un devanado que funciona con un propósito doble, es decir, el de la bobina primaria y secundaria.
Existen diversos tipos de transformadores con distintos usos o aplicaciones, a continuación explicaremos para qué sirve un transformador según sea su clasificación:
- Transformador de distribución: Los transformadores de distribución son aquellos generalmente clasificados con potencias inferiores a 500 kVA o iguales, como también de tensiones iguales y/o inferiores a 67.000 V, tanto trifásicos como monofásicos. Las típicas aplicaciones son para alimentar a residencias, granjas, edificios, talleres, centros comerciales, y almacenes públicos.
- Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi: En interior, son usados para la distribución de energía eléctrica en una tensión media, normalmente en los lugares que poseen reducidos espacios. También, son de aplicación en hospitales, grandes edificios, minería, industrias, grandes centros comerciales y en cualquier actividad que necesite de un uso intensivo de energía eléctrica.
- Transformadores Herméticos de Llenado Integral: Son usados en interior o en la intemperie, para la correcta distribución de energía eléctrica. Generalmente, son considerados muy útiles en aquellos lugares reducidos, como la minería, las industrias y las zonas urbanas.
- Transformadores Rurales: Este tipo de transformador está diseñado para la monoposte instalación en las redes de electrificación monofilares, suburbanas, trifilares y bifilares de aproximadamente 7.6, 13.2 y 15 kV.
- Transformadores Subterráneos: Estos transformadores son de adecuada construcción ya que se pueden instalar en cualquier nivel en cámaras. Como también pueden ser usados donde haya la posibilidad de inmersión o hundimiento de cualquier naturaleza.
- Transformadores Auto Protegidos: Este tipo de transformador añade componentes para la protección del sistema de distribución contra corto-circuitos y sobrecargas en la red secundaria. Como también, fallas internas en el transformador. Por tal razón, posee disyuntores de bajas tensiones y fusibles de altas tensiones, situados y montados internamente en el tanque.
Generalidades
Esencialmente, en todos los ámbitos, la estructura básica de los transformadores eléctricos es la misma. Sin embargo, las exactas especificaciones, pueden variar. Por ejemplo, los núcleos de cada transformador son distintos, ya que pueden variar según los materiales y formas, como los de aire, los sólidos, toroidales, de acero, entre otros. Como también, podrían variar por su tamaño.
Los tamaños de los transformadores, en gran forma influyen en el grado de eficiencia. La energía se disipa en los devanados, en las estructuras circundantes, y en los núcleos. Por lo cual, la eficiencia de un transformador nunca será de un 100%. En general, mientras mayor sea el transformador, será mayor su eficiencia. Debido a que los transformadores pequeños, en el proceso de transferencia, pierden generalmente más potencia que los transformadores más grandes
Los transformadores simples se basan esencialmente en 2 bobinas de cables aislados. Normalmente, o en la mayoría de estos aparatos, lo cables se encuentran enrollados alrededor de una estructura de hierro, conocida como núcleo. La bobina primaria se encuentra conectada a la principal fuente de corriente alternativa que genera un campo magnético variable constantemente, alrededor de la bobina. El campo de variación magnética sucesivamente genera una corriente alternativa en otra bobina. Dicha bobina es conocida como la secundaria, y está conectada a otro circuito eléctrico separado.
Con todo lo explicado se podría decir que los transformadores poseen una gran importancia. Debido a que con ellos se pueden cambiar las amplitudes de un voltaje, pudiendo aumentarla para que la transmisión sea más económica, y luego de ello, disminuirla para que la operación en los equipos, sea más segura