Transformadores Eléctricos: Principios, Tipos y Componentes Esenciales

El Transformador: Principios Fundamentales

Un transformador es una máquina estática que funciona por inducción magnética.

Relación de Transformación

La relación de transformación se establece entre el número de espiras del devanado primario (N1) y el número de espiras del devanado secundario (N2).

La fórmula que describe esta relación es:

N1/N2 = V1/V2 = I2/I1

Pérdidas en un Transformador

• Reluctancia del circuito magnético.
• Resistencia de los devanados.
• Pérdidas en el hierro por corrientes de Foucault.
• Histéresis magnética.
• Pérdida por dispersión de flujo magnético.

Terminales Homólogos

Los terminales homólogos son los bornes de ambos devanados en los que el sentido de la corriente es el mismo en un instante determinado.

Clasificación de Transformadores por Fase

Transformadores Monofásicos

Constituidos por un devanado primario alimentado por un sistema monofásico (ej. 230V), y un devanado secundario donde se obtiene una tensión similar y proporcional en función de la relación de transformación.

Transformadores Trifásicos

Poseen tres grupos de bobinas, uno por cada fase del devanado, que pueden conectarse entre sí de diversas formas. Se alimentan mediante un sistema trifásico de corriente alterna (CA), obteniéndose en el secundario un sistema proporcional al primario.

Clasificación de Transformadores por Constitución del Núcleo

Transformadores Monofásicos de Columnas

Ambos devanados están montados en diferentes columnas del núcleo.

Transformadores Acorazados

Es la configuración más utilizada para transformadores monofásicos. Consiste en un núcleo cerrado de tres columnas, donde la columna central es el doble de ancha que las laterales. Ambos devanados se encuentran bobinados en la columna central.

Transformadores Trifásicos de 3 Columnas

El núcleo está formado por tres columnas de igual tamaño. En cada una de ellas se sitúan los devanados primario y secundario correspondientes a cada fase.

Transformadores Trifásicos de 5 Columnas

En las columnas centrales se alojan los devanados, dejando sin bobinar las columnas de los extremos. Con esta configuración se consigue una menor reluctancia en la culata y una reducción del campo de dispersión.

Transformadores Trifásicos Acorazados

Se utilizan especialmente en transformadores de muy alta potencia para centrales y centros de transformación.

Materiales Constitutivos de los Transformadores

Componentes del Circuito Eléctrico

• Hilo de cobre esmaltado.
• Carrete para alojar los devanados.
• Material aislante.

Componentes del Circuito Magnético

• Chapas magnéticas.

Hilos de Cobre Esmaltado

Las bobinas que forman los devanados de un transformador, al conectarse a la corriente alterna (CA), se comportan como cualquier otro receptor. Cuando la corriente circula a través de ellos, se producen pérdidas de potencia en el cobre (Pérdidas en el Cobre).

Chapa Magnética

Con la chapa magnética se construye el núcleo del transformador. En el núcleo se producen las mayores pérdidas, conocidas como pérdidas en el hierro.

Chapa Normalizada

La chapa normalizada, utilizada para transformadores de pequeña potencia (hasta 1500 VA), se distribuye con formas E-I.

Carretes Aislantes

Son elementos destinados a alojar los devanados del transformador. Están fabricados con material aislante rígido y sus dimensiones se encuentran normalizadas.