Durante más de un siglo, el transformador (TF) ha funcionado como un elemento esencial en los sistemas de distribución de energía eléctrica, tanto para industrias y empresas como para hogares.
Si no fuera por el transformador, sería necesario acortar la distancia entre las centrales eléctricas y los diferentes tipos de consumidores,por lo que podemos decir que este dispositivo realmente hace que la distribución de electricidad sea más eficiente.
Hoy, aprenderá un poco más sobre qué es un transformador, el principio de funcionamiento y los tipos disponibles en el mercado, así como su importancia y utilidad. Comencemos.
¿Qué hace un transformador?
Un transformador es una máquina que funciona utilizando el principio de inducción electromagnética.
Básicamente, este dispositivo permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente eléctrica (alterna), pero manteniendo la potencia constante.
Estas máquinas contribuyen mucho a la seguridad y eficiencia de los sistemas de distribución de electricidad a largas distancias, ya que la mejor manera de transportar una corriente eléctrica desde la central eléctrica es en alto voltaje.
El problema es que esta corriente de alto voltaje no puede llegar a los hogares de esta manera, ya que dañaría toda la instalación eléctrica y los electrodomésticos conectados a ella, por lo que debe reducirse a límites tolerables para poder usarse en hogares y negocios de manera segura.
Así, los transformadores no solo realizan trabajos de distribución, sino que también protegen las instalaciones eléctricas.
¿Cómo funciona un transformador?
Los tres componentes esenciales de los transformadores son: el núcleo magnético, el devanado primario y el devanado secundario.
En términos de física, el funcionamiento de un TF se basa en la Ley de inducción electromagnética de Faraday:
La tasa de cambio del flujo magnético con respecto al tiempo es directamente proporcional al campo electromagnético inducido en una bobina o conductor.”
Por lo tanto, el funcionamiento de un TF reside en la inducción electromagnética mutua entre dos circuitos unidos por un enlace magnético común. Esta inducción mutua que se produce entre estos circuitos es lo que ayuda a transferir energía de un punto a otro.
El devanado principal es el que está conectado a una fuente eléctrica, desde donde se genera el flujo magnético inicial.
Ambas bobinas están aisladas entre sí. El flujo eléctrico inicial se induce en el devanado principal, desde donde pasa el núcleo magnético y se conecta al secundario en términos de baja reluctancia; Esto ayuda a maximizar la conexión o enlace.
Lo que realmente hace el núcleo es funcionar como un puente, retransmitiendo el flujo eléctrico al devanado secundario para crear un circuito magnético que completa el flujo de corriente.
También tenga en cuenta que en ciertos tipos de TF, el devanado secundario puede lograr un impulso cuando ambos devanados están enrollados en el mismo núcleo, lo que permite que el campo magnético generado produzca movimiento.
Técnicamente, todos los tipos de transformadores tienen un núcleo magnético ensamblado por la acumulación de láminas de acero, con un entrehierro mínimo necesario para garantizar la continuidad del camino magnético.
El devanado primario es el que crea un flujo alterno en el núcleo, y es la forma en que un TF entrega energía de corriente alterna de un circuito a otro, convirtiendo la energía eléctrica de un valor a otro, cambiando el voltaje, pero conservando la frecuencia.
Diferentes tipos de transformadores
Existen varios tipos de transformadores, que a su vez sirven a diferentes clasificaciones, ya sea por funcionalidad o aplicaciones, entre otras.
No vamos a enumerar todos los tipos de transformadores existentes, ya que son muchos y no es el objetivo de este artículo, pero hablaremos un poco sobre algunos de los más relevantes.
Transformador de potencia
El transformador de potencia es una de las clasificaciones principales y más utilizadas de TF y se utilizan ampliamente para aumentar y disminuir el voltaje en la central eléctrica y en las subestaciones.
Generalmente operan a plena carga y conducen altos voltajes porque están diseñados para ello, siendo también grandes y pesados debido al alto nivel de aislamiento interno que tienen.
En general, no suelen estar conectados directamente a casas y/o negocios.
Dentro de esta clasificación podemos encontrar varios tipos de transformadores:
- Núcleo laminado
- Toroidal
- Autotransformador
- Regulador de inducción
Transformador de distribución
Los transformadores de distribución también se denominan transformadores de servicio y son un tipo de transformador de potencia que proporciona la tensión final en el sistema de distribución eléctrica.
En resumen, transforman y entregan la corriente al consumidor final, ya sean hogares, empresas, etc.
También se pueden clasificar de la siguiente manera:
- Clase de tensión
- Ubicación de montaje: poste o bóveda subterránea
- Aislamiento líquido o seco
- Monofásico o trifásico
Transformador de tracción
Los transformadores de tracción se utilizan específicamente para transformar la electricidad generada por el efecto de tracción durante el movimiento de los trenes. Esta energía se entrega luego a los motores eléctricos.
Este tipo de TF puede operar a frecuencias más bajas, incluso tan bajas como 16,67 Hz, mientras que los TF comunes suelen operar a 50 o 60 Hz.
Transformador de instrumentos
Dentro de esta clasificación podemos encontrar:
Transformador de potencial o de voltaje
Este tipo de TF puede reducir el voltaje de un circuito de alto voltaje a uno de bajo voltaje con la intención de medir caídas de voltaje. Este tipo de TF se conecta en paralelo o en paralelo a las líneas que se desean para diversas tareas de medición, como el registro de errores de fase, por ejemplo.
Dentro de esta categoría de TF se encuentran el tipo electromagnético, el tipo condensador y el tipo óptico.
El transformador de corriente es otro tipo de TF de medición y protección que se utiliza de forma similar al transformador de tensión, solo que normalmente se conectan en serie para ello, proporcionando mayores niveles de precisión. Pueden proporcionar un flujo en el devanado secundario similar al flujo del devanado primario.
Otros tipos de transformadores incluyen:
- Transformadores de pulsos
- Transformadores de RF
- Transformadores de FI
- Transformadores de audio
Consejos de seguridad a considerar al trabajar con transformadores
Debido a que los transformadores de corriente son dispositivos que pueden manejar alto voltaje, es de vital importancia que existan una serie de medidas de seguridad que se deben seguir cuando sea necesario manipularlos directamente, todo con el objetivo de evitar accidentes.
Para empezar, estos deben cumplir con los requisitos de la norma ISO 9001. Pero en cualquier caso, cuando note que su transformador funciona de manera extraña, lo mejor es retirarlo del sistema para realizar el trabajo de inspección y mantenimiento correspondiente.
- Realizar una Inspección previa a la instalación y comprobación de olor a quemado o piezas dañadas o mal colocadas.
- Mantenga la entrada de corriente desconectada cuando trabaje con transformadores.
- Utilice siempre el equipo de protección adecuado y observe atentamente la indicación de salida de voltaje del equipo.
- Asegúrese de conocer el voltaje máximo de sus transformadores. Recuerde también que varios transformadores ayudan a equilibrar la carga.
- Mantenga siempre los objetos metálicos pequeños, como tuercas y tornillos, alejados de sus transformadores.
- Asegúrese de que su transformador esté conectado a tierra para evitar la electricidad estática.
- Mantenga siempre sus transformadores y componentes protegidos del contacto con agua u otros líquidos.
Resumen
Como habrá notado, la importancia de tener transformadores de calidad en un sistema de distribución eléctrica es algo que no se puede pasar por alto, ya que los transformadores son un componente vital para garantizar un buen servicio eléctrico y la seguridad de la red.
Además de esto, aunque es cierto que no hay una única solución para todo cuando se habla de transformadores, ya que los diferentes tipos de consumidores tienen diferentes tipos de necesidades. También es cierto que, en la mayoría de los casos, tanto para uso residencial como comercial, los transformadores de potencia y distribución suelen ser los más utilizados.
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