Fundamentos de los transformadores
Introducción
Los transformadores en electrotecnia, son máquinas que permiten alterar los niveles de tensión e intensidad de una corriente alterna, para su distribución o su uso final. Esta conversión se hace sin elementos rotativos ni móviles, de ahí que se les llame transformadores estáticos. Como en toda conversión de energía existen pérdidas, aunque estas son fáciles de medir y predecir, al no tener mecanismos moviles que se degraden con el tiempo o cambien sus propiedades en función de la temeperatura.
Según su función los transformadores se pueden dividir en elevadores o reductores, los primeros se usan mayoritariamente para distribuir la electricidad tras ser generada en las centrales y reducir así las pérdidas por efecto Joule, sin olvidar la reducción tanto de sección del cable como el tamaño de los mecanismos que lo soportan. Los segundos se encargan de reducir la tensión a niveles seguros y útiles en el usuario final. Salvo excepciones los transformadores son reversibles, eso sí, respetando las tensiones y potencias soportadas.
Fundamento teórico
El funcionamiento de un transformador es bastante sencillo e intuitivo, como se ve en la figura, que muestra un circuito elemental: un bobinado primario al cual le aplicamos una tensión, un circuito magnético o núcleo y un bobinado secundario. Al aplicar una tensión al primario se genera un flujo magnético que recorre toda la sección del núcleo y éste hace que aparezca una fuerza electromotriz en el secundario. Pero esto solo ocurre si el flujo magnético es variable, no necesariamente sinusoidal, siguiendo la Ley de Faraday-Lenz. Esto quiere decir que un transformador solo puede funcionar con corriente alterna.
El transformador, como hemos visto, es una máquina sencilla, sus parámetros más importantes son la relación de transformación (m), potencia (en realidad potencia aparente, en VA) y tensiones de trabajo, las cuales no se pueden ignorar. En realidad no se pueden sobrepasar, un transformador de 400/230V se puede alimentar a 230V pero no a mas de 400V ya que peligraría su integridad.
En un transformador ideal se puede decir:
La simbología varía mucho en función de su topología, en algunos casos interesa saber cuáles son los terminales correspondientes de cada bobinado. Esto es muy importante cuando los transformadores se usan para otra cosa que no sea ampliar o reducir la tensión de un circuito. Se les llamas terminales o bornes correspondientes a los terminales que tienen el potencial alto (o bajo) simultáneamente en cada bobinado, y se indica con un pequeño símbolo en un terminal de cada bobina. Se explica en Acoplamiento de bobinas.
Existen transformadores tanto monofásicos como polifásicos, algunos presentan puntas intermedias tanto en primario como en secundario para tener variedad de conexionado. En casos determinados se pueden conectar en paralelo para sumar potencias, abajo tienes un link donde se explica como hacerlo. Dentro de los transformadores de potencia tenemos además los Autotransformadores. Existen además Transformadores de medida, usados para reducir tensiones o intensidades aptas para ser leídos por voltímetros, amperímetros, etc