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Qué es un transformador eléctrico y cómo funciona

Un transformador eléctrico es una máquina eléctrica estática y reversible que permite aumentar o disminuir la tensión eléctrica (diferencia de potencial o voltaje) en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia eléctrica. La potencia de entrada a un transformador ideal (sin pérdidas) es la misma que se obtendrá a la salida. Para conseguirlo se basa en el principio de la inducción electromagnética. El transformador convierte la energía eléctrica alterna con un nivel de tensión, en energía alterna con otro nivel de tensión.

Para transportar la corriente eléctrica desde el punto de origen donde se genera, debe ser en alta tensión. La dificultad es que, al llegar a su punto de destino, las viviendas, hay que disminuir la corriente eléctrica hasta los 230V (baja tensión). Para lograrlo utilizamos los transformadores eléctricos, que nos permiten aumentar la tensión cuando la corriente sale de la central eléctrica, para poder transportarla y después disminuirla cuando llegue a las casas, a las fábricas, a las industrias, etcétera. 

LOS MEJORES TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS

Partes de un transformador eléctrico

En el ejemplo de un transformador monofásico ideal, el transformador eléctrico está compuesto principalmente por dos bobinas de conductores con espiras enrolladas (devanado) y un núcleo cerrado de hierro dulce, núcleo magnético.

El núcleo de un transformador eléctrico está fabricado con chapas de acero al silicio, aisladas entre unas chapas y otras. Lo forman las columnas, que es la sección donde se montan los devanados, y lo forman las culatas, que es la sección donde se unen las columnas. La función del núcleo es conducir el flujo magnético.

El devanado está formado dos bobinas, la bobina primaria y la bobina secundaria. Es un hilo de cobre enrollado a través del núcleo en uno de sus extremos y está recubierto por una capa aislante de barniz (habitualmente). El devanado primario es donde aplicamos la tensión de entrada y el devanado secundario es donde obtenemos la tensión de salida. La relación de vueltas del hilo de cobre entre el devanado primario y el devanado secundario indica cuál es la relación de transformación.

Cómo funciona un transformador eléctrico

Los transformadores eléctricos se basan en el principio de la inducción electromagnética. Este fenómeno consiste en generar una corriente eléctrica (inducida) por medio de un campo magnético y/o viceversa.

La bobina primaria recibe una tensión determinada. Al estar en un circuito eléctrico cerrado compuesto por espiras, empezará a circular una corriente eléctrica a través de las espiras del devanado primario. Al circular esta corriente eléctrica, se generará a su alrededor un campo magnético, un flujo magnético. Este flujo magnético generado avanzará a través del núcleo del transformador eléctrico hasta el devanado secundario, y será variable porque la intensidad que lo crea es corriente alterna.

Al llegar el flujo magnético a las bobinas del devanado secundario, como es un flujo magnético variable, cortará las espiras del devanado secundario. Este fenómeno creará en ellas una tensión. Y al conectar una carga, por ejemplo una resistencia, a uno de los extremos del devanado secundario, como hemos generado una tensión en sus extremos, obtendremos una corriente eléctrica que circulará por la carga que hemos conectado.

TENEMOS EL TRANSFORMADOR ELÉCTRICO QUE NECESITAS

¿Por qué no puede funcionar con corriente continua?

Si la corriente generada en el devanado primario fuera corriente continua, el flujo magnético creado no sería variable. Si el flujo creado no es variable, no cortará las espiras del devanado secundario, porque siempre sería el mismo flujo. Y como consecuencia, no se generaría tensión o corriente en el devanado secundario.

Por la Ley de Lenz, la corriente debe ser alterna para que se produzca esta variación de flujo magnético. El transformador eléctrico no puede utilizarse con corriente continua.

Tipos de transformadores eléctricos

Todos los transformadores eléctricos se basan en los mismos principios fundamentales que hemos descrito en su funcionamiento. Pero existen varios tipos de transformadores que se agrupan en transformadores eléctricos de potencia y transformadores eléctricos de medida.

 

Transformadores eléctricos de potencia

Los transformadores de potencia se utilizan para variar los valores de la tensión de un circuito eléctrico de corriente alterna, pero manteniendo su valor de potencia.

  • Transformadores eléctricos elevadores. Su característica principal es aumentar el voltaje de salida respecto al voltaje de entrada. Para conseguirlo, el número de espiras de su devanado secundario es superior al número de espiras de su devanado primario.
  • Transformadores eléctricos reductores. Su característica principal es reducir el voltaje de salida si lo comparamos con el voltaje de entrada. En este caso, para lograrlo, el número de espiras del devanado primario es mayor que el número de espiras del devanado secundario.
  • Autotransformadores. Cuando es preciso cambiar el valor de un voltaje, pero en una cantidad muy pequeña, se recurre al autotransformador. Se montan las bobinas de manera sumatoria y la tensión, en estas situaciones, no se introduce por el devanado primario para salir por el devanado secundario, se introduce por un punto intermedio de la única bobina que constituye el transformador eléctrico.

Transformadores eléctricos de medida

Los transformadores eléctricos de medida se utilizan para variar los valores de grandes tensiones o grandes intensidades. Para poder medir esas tensiones y esas intensidades con seguridad, sin peligro.

  • Transformadores eléctricos de intensidad. Básicamente recoge una muestra de la corriente que circula por la línea a través del devanado primario, y la rebaja hasta un nivel seguro para poder medirla.
  • Transformador eléctrico potencial. Es un transformador eléctrico con un devanado primario de alta tensión y un devanado secundario de baja tensión. Su utilidad es permitir una muestra del devanado primario de alta tensión para que pueda ser medida.