Transformadores Eléctricos: Principios, Tipos y Funcionamiento

Transformador

El transformador es un dispositivo que transfiere la energía de un circuito eléctrico de corriente alterna a otro sin variar la frecuencia.

Funcionamiento

Los transformadores operan de dos maneras principales:

1. Elevar el voltaje (o mantenerlo)
2. Reducir el voltaje

La transferencia de energía va acompañada de un cambio de voltaje. Cuando se entrega un voltaje mayor, el transformador se denomina transformador elevador, y cuando se recibe una tensión menor, se llama transformador reductor.

Clasificación por Fases

Los transformadores se clasifican según su número de fases:

• 1 fase - Monofásico
• 2 fases - Bifásico
• 3 fases - Trifásico

Componentes Clave

El transformador consta de dos circuitos eléctricos aislados entre sí, pero concatenados por un circuito magnético.

• Material Diamagnético: Se caracteriza por ser repelido por los imanes (lo opuesto a los materiales ferromagnéticos, que son atraídos por los imanes).
• Material Paramagnético: Los materiales paramagnéticos tienen una suma neta de momentos magnéticos permanentes de sus átomos o moléculas que es nula. Exhiben un comportamiento magnético muy débil.
• Núcleo Magnético: Se fabrica con laminaciones de acero al silicio y se construye en el circuito magnético. Su función es conducir el flujo magnético creado.
• Devanado: El transformador tiene dos devanados identificados como devanado primario y secundario, que constituyen los circuitos eléctricos de alimentación y de carga. La función del primario es crear la fuerza magnetomotriz, y la del secundario es inducir la fuerza electromotriz.

Principio de Funcionamiento

El transformador se basa en el principio de inducción electromagnética, que, como recordamos, es el movimiento relativo entre un conductor y un campo electromagnético.

Material Dieléctrico

Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante eléctrico. Además, si se somete a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen confundirse.

Factores que Afectan la FEM Inducida

La fuerza electromotriz (FEM) inducida en un transformador es proporcional a tres factores: número de espiras, frecuencia y flujo magnético.

Inductancia y Flujo Magnético

La inductancia (L) conduce una corriente (I₁) que produce un flujo (Y₁). Este flujo se divide en dos partes: una parte permanece en la bobina 1 (Y₁₁) y la otra parte concatena la bobina 2 (Y₁₂).

Cálculos de Regulación

Para los cálculos de regulación de un transformador, es conveniente combinar las caídas de voltaje del primario y secundario en un valor único. Esto no se logra con una simple suma numérica, sino que se debe hacer referencia de un devanado a otro utilizando la relación de transformación.

Factor de Potencia

Si la corriente se adelanta con respecto al voltaje a través de una carga, se dice que la carga tiene un factor de potencia de adelanto. Si la corriente se atrasa con respecto al voltaje a través de la carga, entonces la carga tiene un factor de potencia de retraso.

• Red capacitiva -> F.P. de Adelanto
• Red inductiva -> F.P. de Retraso

Transformadores Trifásicos

Los transformadores trifásicos están conformados por tres transformadores monofásicos. Disponen de tres fases y un neutro.

Cuando la corriente en el neutro no es cero, se dice que se tiene un circuito desbalanceado.

Se realizan pruebas de aceite en ellos, como son:

• Prueba de resistencia al aislamiento
• Prueba de rigidez dieléctrica