Fundamentos del Transformador Eléctrico: Principio, Pérdidas y Tipos
Transformadores: Fundamentos y Funcionamiento
La utilización de la energía eléctrica exige ciertos elementos para convertir la energía de la fuente en una forma utilizable. Este dispositivo se utiliza para convertir la energía eléctrica de un nivel de tensión y corriente a otro nivel.
El transformador no cambia la potencia, sino que la transforma en magnitudes de tensión y corrientes necesarias para la aplicación determinada. El principio de funcionamiento depende del principio de inducción magnética.
La capacidad de un transformador para suministrar energía desde su devanado primario al secundario por inducción magnética depende del acoplamiento inductivo entre los arrollamientos.
Relación de Transformación
La tensión inducida en el secundario de un transformador depende del cambio de flujo mutuo producido por el núcleo a través de la corriente que fluye por el primario, en relación con el número de vueltas del primario.
Si el número de vueltas en el secundario es mayor que el número de vueltas del primario, la tensión inducida en el secundario será mayor que en el primario, y viceversa.
Pérdidas en el Transformador
Un transformador ideal es aquel donde la potencia suministrada en el primario es igual a la potencia del secundario. Sin embargo, el transformador ideal no existe; todos presentan pérdidas. Estas pérdidas se clasifican principalmente en:
- Pérdidas en el Cobre: Debidas a la resistencia de los devanados.
- Pérdidas en el Núcleo (Pérdidas en el Hierro): Incluyen las pérdidas por histéresis y las pérdidas por corrientes de Foucault.
También existen pérdidas debido a la saturación del flujo del núcleo.
Pérdidas por Corrientes de Foucault
Dado que el núcleo de hierro es un conductor de electricidad, la variación del flujo alrededor del devanado del transformador induce una tensión en el núcleo por inducción magnética. A su vez, esta tensión hace fluir una pequeña corriente en cortocircuito a través del material del núcleo.
Pérdidas por Histéresis
Es el fenómeno que se produce cuando la imantación de los materiales ferromagnéticos no solo depende del flujo magnético actual, sino también de los estados magnéticos anteriores.
Clasificación de Transformadores
Existen distintos tipos de transformadores según su aplicación y diseño:
- Transformadores de Potencia
- Transformadores de Filamentos
- Transformadores de Devanado con Derivación
- Transformadores de Devanado Múltiple
- Autotransformadores