Transformadores: Funcionamiento, Tipos y Pérdidas de Energía

Transformadores: Funcionamiento y Estructura

Un transformador es una máquina eléctrica estática que funciona por el efecto de la inducción magnética. Es una máquina estática que no tiene partes móviles. Se basa en el principio de la inducción magnética. La relación de transformación es la relación entre las espiras del primario N1 y las del secundario N2. Está compuesto de:

• Devanado
• Núcleo ferromagnético
• Aislamiento
• Carcasa

Pérdidas de Energía en Transformadores

Las pérdidas de energía en un transformador se deben a:

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

Transformador Toroidal

En este tipo de transformadores, el núcleo magnético tiene forma de disco o toroide. Presenta numerosas ventajas frente a los acorazados, siendo algunas de ellas las siguientes:

• Mejor rendimiento
• Bajo ruido
• Menor calentamiento debido a corrientes de Foucault
• Tamaño mucho más reducido

Sin embargo, su construcción es más compleja y costosa que la de los transformadores de columnas.

Tensiones y Corrientes en Transformadores

Tensión del primario: Es la tensión en voltios con la que se va a alimentar el devanado primario del transformador.

Tensión del secundario: Es la tensión en voltios que se va a obtener en los bornes 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: Corriente en amperios que circula por el devanado del primario.

Corriente del secundario: Corriente en amperios que circula por el devanado del secundario. Las corrientes máximas, tanto del primario como del secundario, estarán dictadas por la potencia del transformador.

Rendimiento y Pérdidas

Rendimiento: Relación entre la potencia entregada y la potencia suministrada, indicando la eficiencia del transformador.

Pérdidas en el hierro: Son pérdidas por histéresis y corrientes parásitas. Se mide la energía disipada por el material del núcleo, dependiendo de su frecuencia y propiedades.

Pérdidas en el cobre: Son las pérdidas por efecto Joule (P = I² x R) debido a la resistencia del conductor. Se representan como P_Cu (primario y secundario) y P_Fe (pérdidas en el hierro).

Fórmula de eficiencia: n = P₂ / P₁ x 100 = P₂ / (P₂ + P_Fe + P_Cu) x 100