Transformadores: Funcionamiento, Componentes y Características Eléctricas

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

Factores que Afectan el Rendimiento del Transformador

• Reluctancia del circuito magnético: Cuanto mayor es su valor, mayores pérdidas se producirán. Por lo tanto, una adecuada elección del tipo de material utilizado en el núcleo disminuirá dicho efecto.
• 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 de un circuito magnético, mayores son las pérdidas debidas a este efecto. Es conveniente saber que el uso de finas chapas magnéticas para la constitución de los núcleos de transformadores disminuye de forma considerable este tipo de pérdidas.
• Histéresis magnética.
• Dispersión del flujo magnético: El denominado flujo de dispersión se presenta, en mayor o en menor medida, en cada uno de los devanados en función de la carga, influyendo de forma negativa en el rendimiento y en la relación de transformación.

Conceptos Clave en Transformadores

• Remanencia: Es la capacidad que tienen los materiales ferromagnéticos de mantener los efectos de magnetización una vez ha finalizado la acción que los ha generado.
• Bornes homólogos: Son aquellos terminales que en un acoplamiento magnético tienen la misma polaridad simultáneamente en cualquier instante.

Materiales Utilizados en Transformadores

• En el circuito eléctrico: Hilo esmaltado, carretes para alojar devanados y aislantes de diferentes tipos (laminados, tubos flexibles, y otros).
• En el circuito magnético: La chapa que lo constituye.

Ejemplos: Hilo de cobre esmaltado, chapa magnética, carretes aislantes.

Características Eléctricas de un Transformador

• Tensión en voltios V₁: Es la tensión en voltios con la que se va a alimentar el devanado primario del transformador.
• Tensión del secundario V₂: Es la tensión en voltios que se va a obtener en los bordes del secundario tras la transformación.
• Caída de tensión: Es la diferencia de tensión que entrega el devanado secundario respecto a la que debería entregar una vez conectada una carga a la máxima potencia.
• Corriente del primario I₁: Corriente en amperios que circula por el devanado primario.
• Corriente del secundario I₂: Corriente en amperios que circula por el devanado del secundario. Las corrientes máximas, tanto del primario como del secundario, están dictadas por la potencia del transformador.
• Frecuencia F: Frecuencia en hercios de la red de alimentación.
• Potencia aparente S: La potencia expresada en VA (voltio amperios), es el resultado del producto de la tensión en el secundario por la corriente máxima que circula por ese devanado.
• Densidad de corriente (J): Es la unidad de corriente eléctrica que circula por unidad de superficie, se mide en A/mm².
• Rendimiento: Un transformador es una máquina que dispone de un alto rendimiento (superior al 90%).