¿Qué son los transformadores eléctricos? | Construccion | Son aplicaciones importantes con ventajas

Mi contenido

1. ¿Qué es el transformador eléctrico?

2. Historia relacionada con transformers

3. Estructura básica de transformadores eléctricos

4. Construcción de transformadores eléctricos

5. Polaridad de transformadores eléctricos

6. Relación de vueltas de transformadores eléctricos

7. ¿Qué hace el transformador?

8. Aplicación de un transformador

9. Ventajas y desventajas de usar transformadores.

¿Qué es el transformador eléctrico?

Como sugiere su nombre, un transformador eléctrico transfiere energía. Una definición formal de transformador será:

"Es un dispositivo que transfiere energía eléctrica entre circuitos eléctricos".

Es un dispositivo pasivo. Utiliza la ley de Faraday para transferir energía sin ningún contacto metálico. Los transformadores eléctricos son uno de los dispositivos útiles y necesarios para la distribución de energía.

Historia relacionada con los transformadores

Miksa Deri, Otto Blathy y Karoly Zipernowsky se consideran los primeros diseñadores del primer transformador. También implementaron transformadores para sistemas comerciales. Aunque la Ley de inducción fue dada por Faraday en 1830 y el Rev. La bobina de inducción fue inventada por Nicholas Callan en el año 1836. Mientras tanto, Thomas Alva Edison tuvo la idea de Bombilla eléctrica en el año 1882.

Estructura básica del transformador eléctricos

Un transformador eléctrico monofásico consta de tres componentes principales. Son: devanados primarios, devanados secundarios y núcleo magnético.

  • Bobinados primarios - Es la parte que está conectada con la fuente. Está formado por bobinas de alambre. El flujo magnético se produce inicialmente aquí.
  • Bobinados secundarios - Es la parte que está conectada con la carga. También está formado por bobinas. Hay una relación de vueltas que define el número de vueltas del cable para hacer las bobinas de ambos devanados. No hay conexión metálica entre los devanados primarios y secundarios, como se mencionó anteriormente.
  • Núcleo magnético - Es la estructura de hierro que envuelve tanto el devanado primario como el secundario. Es un núcleo de hierro dulce, formado por pequeños elementos para reducir las pérdidas del núcleo.

Construcción de transformadores eléctricos

La construcción de los transformadores eléctricos depende de cómo se envuelven los devanados primario y secundario alrededor de la estructura del núcleo de hierro.

Hay dos categorías de transformadores. Uno es del tipo de núcleo cerrado y otro es del tipo de núcleo de Shell.

A. Transformador de núcleo cerrado -

  • Aquí, ambos devanados se envuelven desde fuera del núcleo. (Ambos devanados significan: devanados primarios y secundarios). En esta construcción, los devanados envuelven todas las patas del núcleo. La mitad de los devanados primarios y la mitad de los devanados secundarios se mantienen sobre otros densamente en cada rama. El flujo magnético pasa por este proceso y aumenta el acoplamiento magnético. Este tipo de transformador tiene un inconveniente, conocido como: 'flujo de fuga. "
Estructuras de transformadores de tipo núcleo

B. Transformador de núcleo de carcasa -

  • En este tipo, tanto el devanado primario como el secundario están dentro del núcleo de hierro. Aquí, el núcleo de hierro forma una estructura similar a una cáscara para los devanados, por eso se conoce como Shell Core Transformer. Los devanados comparten la misma pata central, que tiene un área de sección transversal dos veces mayor que las patas exteriores. Este tipo de transformadores soluciona el problema del "flujo de fuga".
Transformadores tipo carcasa, fuente de imagen - !Original:Constante314Vector: WikimpanTransformador idealCC0 1.0
  • Bobinados: Los devanados son la parte portadora de corriente del transformador. Se utiliza principalmente alambre de cobre o aluminio para hacer la bobina de los devanados. Las bobinas y devanados de transformadores se pueden clasificar en dos categorías principales. Son - Bobinas concéntricas y Bobinas tipo sándwich. Las bobinas tipo sándwich se utilizan generalmente en transformadores tipo carcasa. Los discos alternativos están hechos en forma de espiral.
  • También hay Bobinados helicoidales, que se utilizan en aplicaciones de baja tensión y alta potencia. Dentro de cada tipo de bobinado se encuentran algunos aislantes. Los aisladores son uno de los elementos importantes de los transformadores eléctricos.
  • Tipo de A/C  El enfriamiento de un dispositivo ayuda a que la máquina funcione sin problemas durante más años. Algunos transformadores eléctricos necesitan enfriamiento forzado y algunos son de tipo autoenfriamiento. El enfriamiento forzado incluye enfriamiento por aceite, agua o ambos. Los transformadores grandes con clasificaciones de alta potencia están llenos de aceites para transformadores, que enfrían y aíslan los devanados. Algunos transformadores están llenos de gases para refrigerarlos.
  • Aislamiento: El aislamiento es necesario entre las vueltas de los devanados, entre dos devanados, entre el núcleo y los devanados. Como aislantes se utilizan capas de papeles y películas poliméricas. Los grandes aisladores utilizan aceite de transformador como aislamiento.
  • Cojinete: El buje es un aislante eléctrico hueco que permite que un conductor atraviese una barrera. Los transformadores grandes y de alta clasificación tienen golpes hechos de porcelana o polímeros.

La verificación de polaridad de los transformadores eléctricos

La polaridad de un transformador eléctrico se define como la dirección de la fem inducida en los devanados primario y secundario. Es de dos tipos:

  • A. Polaridad aditiva
  • B. Polaridad sustractiva

A. Polaridad aditiva

-En este tipo de polaridad se conectan los mismos terminales de polaridad en ambos devanados.

B. Polaridad sustractiva

- En este tipo de polaridad se conectan terminales de diferente polaridad en ambos devanados.

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¿Qué hace el transformador?

Los transformadores eléctricos aumentan o disminuyen el voltaje y la corriente suministrados. No cambia la frecuencia ni la potencia de la señal eléctrica suministrada. La necesidad de utilizar un transformador es que los aparatos eléctricos necesitan una cierta cantidad de voltaje, que es menor o mayor que la potencia suministrada. Por ejemplo, un LED que funciona con 1.5 voltios - 2 voltios se apagará si lo conectamos a una fuente de alimentación doméstica normal. Entonces, necesitamos usar un transformador reductor para usar el LED.

Transformador de corriente, crédito de imagen - Hannes GrobeTransformador de corriente-17 hgCC BY-SA 4.0

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Aplicación de un transformador

Transformers tiene muchas aplicaciones en el mundo actual. Algunos de ellos son -

i) Distribución de energía:

  • Se produce una gran cantidad de voltaje en las centrales eléctricas. Pero no podemos usar ese voltaje directamente para nuestras aplicaciones domésticas. En este tiempo, entra en acción un transformador. Los transformadores redujeron el voltaje a nuestro voltaje requerido. Este tipo de transformador se conoce como transformadores de poder. También hay transformadores que aumentan el voltaje. Gracias a este tipo de transformador es posible suministrar electricidad a las casas.
Transformadores en distribución de energía, Fuente de imagen - Contraste altoTransformador de pilón en SiriaCC BY 3.0 DE

ii) Dispositivos electrónicos:

  • Muchos dispositivos electrónicos y electrodomésticos usan transformadores para aumentar los voltajes o reducirlos según los requisitos.
Transformador electrico
Transformadores para usos electrónicos, Fuente de imagen - Electricista jubiladoTransformadores SMPS (Corea, alrededor de 2000) - vista inferiorCC0 1.0

iii) Transformadores de audio:

  • Este tipo de transformadores permite que los circuitos telefónicos permitan una conversación bidireccional a través de un solo par de cables. También tienen interconexiones entre sistemas de audio. Se puede utilizar para igualar la impedancia, como el altavoz de baja impedancia se puede combinar con amplificadores de alta impedancia.
  • Transformadores trifásicos Tienen un amplio uso en fines industriales donde los transformadores monofásicos no pueden cumplir los fines.
  • Transformadores de instrumentos puede aislar dos dispositivos o sistemas usando sus propiedades.
  • Transformadores de radiofrecuencia o transformadores de RF se utilizan en dispositivos tipo radar y tienen aplicación en el dominio de radiofrecuencia.
  • Transformadores de pulso se utilizan para transferir pulsos eléctricos en circuitos electrónicos, circuitos digitales y en sistemas de control y distribución de energía.

Ventajas y desventajas de usar un transformador

Ventajas de los transformadores eléctricos

Los transformadores se utilizan para diversos fines debido a sus ventajas. Algunas de las ventajas son:

  • Transmite energía: Los transformadores permiten la transmisión de señales eléctricas a larga distancia. La resistencia de la línea de transmisión se reduce después de aumentar el voltaje y eso solo es posible mediante transformadores. Por lo tanto, la pérdida de energía es menor y se puede suministrar electricidad a todos los hogares. De lo contrario, la resistencia sería tan alta que sería imposible suministrarla.
  • Funcionamiento continuo: Los transformadores pueden funcionar de forma continua durante mucho tiempo. No es necesario apagarlo en un día ni dar descanso.
  • Bajo mantenimiento: Los transformadores no solo funcionan de forma continua, sino que tampoco necesitan un alto mantenimiento. Revisar el aceite, limpiar las piezas es el único mantenimiento que necesita un transformador. Además, el mantenimiento no cuesta mucho y tampoco requiere mucho tiempo.
  • Sin demora: Transformers no tiene demora al arrancar. Comienza a funcionar inmediatamente. Una vez que se implementa un transformador, se inicia inmediatamente.
  • Eficiente: Aunque los transformadores sufren pérdidas, son lo suficientemente eficientes para la distribución económica. Se puede lograr una eficiencia de casi el 95%.

Desventajas de usar transformadores eléctricos

Algunas desventajas son:

  • De mayor tamaño: Aunque hay transistores que son de tamaño pequeño, a medida que aumenta la tensión nominal, el tamaño del transformador también aumenta. No solo aumenta la estructura básica, también aumenta el tamaño del sistema de enfriamiento. Por lo que se necesita mucho espacio para adaptarse.
  • Requiere un sistema de enfriamiento: Los transformadores funcionan continuamente y producen mucho calor. Entonces, para operar de manera eficiente, un transformador necesita un sistema de enfriamiento adjunto.
  • AC funcionando solamente: El transformador funciona solo para corriente alterna o voltajes de CA, ya que necesita tiempo para variar la corriente para producir flujo magnético. La conexión con un voltaje de CC quemará el transformador.

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Sobre Sudipta Roy

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Tengo un gran interés en explorar tecnologías modernas como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.
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