Transformadores Eléctricos: Funcionamiento, Tipos y Eficiencia Energética

Transformadores Eléctricos: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

Los transformadores son componentes esenciales en la ingeniería eléctrica, permitiendo la modificación de voltajes y corrientes para diversas aplicaciones, desde la transmisión de energía a gran escala hasta el funcionamiento de pequeños dispositivos electrónicos. A continuación, exploramos sus principios, tipos y características clave.

¿Qué es un Transformador?

Un transformador es un dispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable, situada entre una o varias bobinas más. Es utilizado para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA), aprovechando el efecto de inducción electromagnética entre las bobinas para transferir energía eléctrica.

Tipos de Transformadores según su Función

¿Qué es un Transformador Elevador?

Un transformador elevador es aquel cuyo voltaje secundario es superior al voltaje primario. Su función principal es aumentar la tensión eléctrica.

¿Qué es un Transformador Reductor?

Por el contrario, si el voltaje secundario es inferior al primario, se denomina transformador reductor. Este tipo de transformador disminuye la tensión eléctrica.

Funcionamiento Interno y Conservación de la Potencia

¿Qué sucede en las bobinas con el voltaje y la corriente?

El producto de la intensidad de corriente por el voltaje es constante en cada juego de bobinas (primaria y secundaria), asumiendo un transformador ideal. De esta forma, en un transformador elevador, el aumento de voltaje en la bobina secundaria viene acompañado por una correspondiente disminución de corriente, manteniendo la potencia constante (P = V * I).

Transformadores de Potencia: Aplicaciones y Características

¿Qué es un Transformador de Potencia?

Los transformadores de potencia son grandes dispositivos utilizados en los sistemas de generación y transporte de electricidad, así como en pequeñas unidades electrónicas. Los transformadores de potencia industriales y domésticos, que operan a la frecuencia de la red eléctrica, pueden ser monofásicos o trifásicos y están diseñados para trabajar con voltajes y corrientes elevados.

¿Qué sucede con las pérdidas en el transporte de energía?

Las pérdidas ocasionadas en la línea de alta tensión son proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente por la resistencia del conductor (Pérdidas = I²R). Por tanto, para la transmisión de energía eléctrica a larga distancia, se utilizan voltajes elevados con intensidades de corriente reducidas. Esto minimiza las pérdidas de energía durante el transporte.

Eficiencia y Refrigeración de Transformadores

¿Cuál es la tasa de eficacia de un transformador?

Las tasas de eficacia de los transformadores se encuentran normalmente por encima del 99%. Estas altas eficiencias se obtienen utilizando aleaciones especiales de acero para acoplar de manera óptima los campos magnéticos inducidos entre las bobinas primaria y secundaria.

¿Cómo se atenúa la disipación de calor?

Una disipación de tan solo un 0.5% de la potencia en un gran transformador puede generar enormes cantidades de calor, lo que hace necesario el uso de dispositivos de refrigeración.

¿Cómo son los contenedores sellados de refrigeración?

Los transformadores de potencia convencionales se instalan en contenedores sellados que disponen de un circuito de refrigeración. Este circuito contiene aceite u otra sustancia dieléctrica que circula por el transformador y disipa el calor mediante radiadores exteriores, manteniendo la temperatura operativa dentro de límites seguros.

Transformadores Electrónicos

Descripción de los Transformadores Electrónicos

Los transformadores electrónicos de energía se fabrican normalmente con bloques de láminas de aleación de acero, alrededor de las cuales se instalan las bobinas de hilo de cobre.

¿Para qué sirven los Transformadores Electrónicos?

En aplicaciones de corriente alterna (CA), se utilizan transformadores con capacidad de hasta 1 kV antes de los rectificadores para proporcionar corriente continua (CC) a los equipos electrónicos, adaptando el voltaje y aislando los circuitos.