Entendiendo los Transformadores Eléctricos: Tipos, Funcionamiento y Características Clave

¿Qué es un Transformador Eléctrico?

Un transformador es una máquina eléctrica estática que funciona por el efecto de la inducción magnética. Está formado por un devanado primario, al que se le aplica una fuerza electromotriz capaz de hacer circular la corriente inductora, y por un devanado secundario.

Pérdidas en los Transformadores

Los transformadores presentan pérdidas que se deben a:

• Reluctancia del circuito magnético: Cuanto mayor es su valor, mayores pérdidas se producirán.
• La resistencia de los devanados: Es la resistencia que el conductor presenta al paso de la corriente.
• Pérdidas en el hierro por corriente de Foucault: Las corrientes de Foucault producen pérdidas por exceso de calor. Así, cuanto más ancho es el material, mayores son las pérdidas.
• Histéresis magnética: La selección de materiales magnéticamente blandos permite que el ciclo de histéresis sea lo más estrecho posible.
• Dispersión del flujo magnético: El denominado flujo de dispersión se presenta, en mayor o menor medida, en cada uno de los devanados en función de la carga, influyendo de forma negativa en el rendimiento.

Tipos de Transformadores

Todos los transformadores pueden ser reductores o elevadores:

• Reductor: Son aquellos que transforman la tensión aplicada al primario en una tensión menor.
• Elevador: La tensión del secundario es de valor superior a la aplicada en el primario.

Clasificación según la Disposición de los Devanados

Los transformadores se dividen tanto en monofásicos como trifásicos por su disposición de los devanados:

• Transformador monofásico de columnas: Los devanados están en diferentes columnas.
• Transformador monofásico acorazado: Los devanados están en la columna del centro (es de tres columnas).
• Transformador trifásico de tres columnas: Cada columna tiene devanado con el primario y secundario.
• Transformador trifásico de cinco columnas: Hay devanado solo en las columnas centrales; en los extremos no.
• Transformador trifásico acorazado: Es como un monofásico uno encima de otro con núcleo común.
• Transformador toroidal: El núcleo magnético tiene forma de disco.
• Autotransformador: Es un transformador formado por un solo devanado, el cual dispone de bornes para el primario y para el secundario, teniendo ambos una toma común.

Características de un Transformador

Las características principales de un transformador son:

• Tensión del primario: Es la tensión en voltios en que se alimenta el devanado primario.
• Tensión del secundario: Es la tensión en voltios que se obtiene en los bornes del secundario.
• Caída de tensión: Es la diferencia de tensión que entrega el devanado secundario respecto a la que debería entregar.
• Corriente del primario (I1): Corriente en amperios que circula por el devanado del primario.
• Corriente del secundario (I2): Corriente en amperios que circula por el devanado del secundario.
• Frecuencia (F): Frecuencia en hercios de la red de alimentación.
• Potencia aparente (S): La potencia aparente expresada en VA (Voltiamperios) es el resultado del producto de la tensión en el secundario por la corriente.
• Densidad de corriente (J): Es la unidad de corriente eléctrica que circula por unidad de superficie, se mide en A/mm².
• Rendimiento: El rendimiento del transformador es superior al 90%; no puede ser del 100% porque hay pérdidas en el hierro y el cobre.

Cálculo de un Transformador

Existen dos variantes del cálculo de un transformador:

• Tomando como referencia unos materiales de partida, los cálculos se realizan con el objetivo de sacar la máxima potencia máxima para ellos.
• Realizar los cálculos para conseguir una potencia determinada y elegir los materiales.