Transformadores eléctricos

Transformadores eléctricosSon dispositivos electromagnéticos acoplados inductivamente que transfieren energía eléctrica de un circuito a otro. Todos los equipos operados electrónicamente dependen de transformadores de potencia para convertir las corrientes eléctricas en voltajes adecuados para una aplicación específica. Los transformadores de corriente también son necesarios para almacenar y transportar energía a través de líneas y redes eléctricas.

Debido a la gran cantidad de contextos en los que es necesaria la transformación electrónica, existe una amplia variedad de transformadores eléctricos para adaptarlos. Autotransformadores, transformadores elevadores y reductores (que se pueden encontrar...aquíyaquírespectivamente), transformadores toroidales, transformadores en zigzag y transformadores de pulso son solo algunos ejemplos. Al transferir energía eléctrica a través de dos etapas de bobina, los transformadores pueden aumentar, disminuir, aislar, traducir y modelar corrientes eléctricas para alimentar de forma segura equipos electrónicos de todos los requisitos de voltaje. Los fabricantes de transformadores eléctricos configuran los transformadores de forma diferente para satisfacer todo tipo de aplicaciones de transformación eléctrica y varían en tamaño desde transformadores del tamaño de un pulgar en lámparas eléctricas o micrófonos hasta los enormes transformadores estacionarios en instalaciones eléctricas. Los transformadores de baja tensión convierten las corrientes eléctricas en voltajes que se ajustan a electrodomésticos como luces con reguladores de intensidad y otros dispositivos electrónicos pequeños, mientras que los transformadores de alta tensión se utilizan en la transmisión de electricidad entre las instalaciones de generación de energía y sus puntos de consumo. La mayoría de los transformadores son transformadores de aislamiento porque facilitan la transmisión de electricidad a través de la inducción, y muchos transformadores son transformadores trifásicos, capaces de transformar la electricidad en 3 fases.

Además de convertir corrientes a un voltaje más alto o más bajo, los transformadores eléctricos pueden servir para aislar partes de los circuitos. Sin embargo, los autotransformadores no tienen aislamiento entre la fuente y el circuito de carga; transmiten electricidad a través de conductores en contacto. Puede encontrar una lista de fabricantes que fabrican este tipo de transformadores enDirectorio IQS.

Un transformador eléctrico puede ser tan grande como los transformadores protegidos para instalaciones completas, o lo suficientemente pequeño como para integrarse en electrodomésticos como lámparas. Los transformadores eléctricos son necesarios cuando existe una diferencia de voltaje entre un componente o aparato electrónico y una fuente de alimentación eléctrica. La seguridad es fundamental en estas situaciones, ya que usar un voltaje demasiado alto o demasiado bajo para alimentar un dispositivo puede causar problemas graves. Un voltaje excesivo puede causar fallas o la destrucción del dispositivo; en casos graves, una sobretensión puede provocar incendios y exponer a los usuarios a descargas eléctricas graves. En caso de subtensión, una deficiencia de voltaje también puede causar fallas en el dispositivo.

Los transformadores de medida, incluidos los transformadores de corriente, miden y monitorizan con precisión la tensión de alimentación a medida que se transmite proporcionalmente a través de las bobinas primaria y secundaria. Los transformadores reductores convierten tensiones altas en tensiones más bajas al tener menos devanados en la bobina secundaria, mientras que los transformadores elevadores, con un mayor número de devanados en la bobina secundaria, pueden convertir tensiones más bajas en tensiones de salida más altas. Los transformadores toroidales tienen forma de rosquilla, son muy eficientes en espacio y excelentes para reducir la interferencia electromagnética; los inductores limitan la cantidad de flujo de CA a un aparato o aplicación transitoria, a la vez que suprimen el ruido de alta frecuencia, de forma similar a los toroides. Los transformadores de aislamiento desacoplan dos circuitos, lo que permite que la alimentación de CA pase de un dispositivo a otro sin que se conecten; esto se consigue al no tener las bobinas primaria y secundaria conectadas directamente. Los inversores pueden convertir la tensión de corriente continua (CC) en tensión de corriente alterna (CA), mientras quetransformadores de pulsos eléctricosCrean las sobretensiones eléctricas que se utilizan en telecomunicaciones y aplicaciones de lógica de detalle, como flashes de cámaras, equipos de radar y aceleración de partículas. Además, los transformadores en zigzag son transformadores trifásicos de propósito especial diseñados para proporcionar conexión a tierra a sistemas eléctricos sin conexión a tierra, así como para filtrar y controlar corrientes armónicas. Puede encontrar una lista de proveedores de transformadores en zigzag.aquí.

Los transformadores eléctricos se componen de dos conjuntos de bobinas o devanados unidos por un campo magnético. El núcleo es de hierro, un compuesto de ferrita o un núcleo laminado bobinado con bobinas de cobre desnudo o esmaltadas. Las bobinas son primaria y secundaria y funcionan como conductores. Cuando la bobina primaria recibe tensión alterna, se produce un campo magnético variable que rodea al conductor; este campo magnético activa la bobina secundaria. Esto permite que los transformadores modifiquen la tensión y transfieran energía eléctrica, idealmente con la mínima pérdida de energía. El número de devanados en cada bobina es importante, ya que determina la tensión que se transmite del primario al secundario a través del campo magnético. La relación entre las espiras (también llamadas devanados) de la bobina primaria y la de la secundaria determina la magnitud de la tensión; por ejemplo, un transformador reductor tendrá menos espiras en su bobina secundaria que en la primaria, mientras que un transformador elevador tendrá más devanados en la bobina secundaria que en la primaria. Una vez realizada la conversión de tensión, la energía se transfiere al centro de carga y el proceso eléctrico continúa desde allí. Tanto el tamaño como el costo de los transformadores eléctricos aumentan en proporción al número de devanados primarios.

Propósito de los transformadores

Los transformadores son reguladores. Garantizan que se suministre suficiente voltaje, pero no excesivo, para un uso específico. Si se utiliza un voltaje demasiado alto en un dispositivo electrónico, podría dañarlo, provocar un incendio e incluso generar chispas eléctricas en forma de arco. Si un dispositivo recibe un voltaje demasiado bajo, podría causar un mal funcionamiento. Por estas razones, es importante regular el nivel de voltaje antes de transferirlo al dispositivo que utilizará la electricidad.

Los transformadores de potencia se utilizan en todo dispositivo o equipo electrónico. Son necesarios para convertir la corriente al voltaje adecuado para que el dispositivo pueda utilizar la electricidad. Ya sea una computadora, una cortadora de pelo o un coche a control remoto, contienen un transformador que regula la forma y la cantidad de electricidad que se transfiere al lugar donde se utilizará. UsoDirectorio IQSpara encontrar el equipo de transformación de potencia que necesita.

Historia de los transformadores eléctricos

En la década de 1830, Michael Faraday y Joseph Henry descubrieron la propiedad de la inducción mediante su trabajo con electroimanes. Sorprendentemente, estos dos hombres se encontraban en continentes distintos, trabajando con total independencia, y realizaron sus descubrimientos con un año de diferencia.

La Ley de Faraday, que condujo a la invención del primer transformador unos 45 años después, nació cuando Michael Faraday realizó un experimento para demostrar cómo un campo electromagnético podía proporcionar energía. Enrolló dos bobinas alrededor de los lados opuestos de un anillo. Un lado lo conectó a un galvanómetro y el otro a una batería. Observó que, al conectar una bobina a la batería, esta alimentaba la bobina conectada al galvanómetro, tal como sospechaba.

Sin embargo, cuando Faraday desconectó la bobina de la batería, observó que aún fluía corriente desde la bobina hacia el galvanómetro, lo que significaba que la batería seguía alimentando la bobina aunque ya no estuviera conectada físicamente a ella ni al anillo que la rodeaba. Este avance científico sentó las bases para la creación del primer transformador por Ottó Bláthy, Miksa Déri y Károly Zipernowsky, del extinto Imperio austrohúngaro. Se trataba de un transformador toroidal que se utilizaba para sistemas de iluminación incandescente alimentados por CA.

Aunque el primer transformador se fabricó en Budapest, Hungría, a mediados de la década de 1870, pasaría otra década antes de que se introdujeran los primeros transformadores considerados prácticos para uso regular. Esto fue realizado por William Stanley y George Westinghouse. En 1886, el transformador desarrollado por William Stanley se convertiría en el primero en utilizarse con fines comerciales para suministrar energía a Great Barrington, Massachusetts. Hoy en día, los transformadores forman parte de todos los circuitos electrónicos. Se encuentran en los postes que conectan las líneas eléctricas, en lámparas e incluso en linternas.

¿Cómo funcionan los transformadores?

Los transformadores funcionan según el principio de inducción electromagnética. Para que esto ocurra, se requiere un campo electromagnético. Una bobina enrollada alrededor de un núcleo se carga con una corriente alterna que se convierte en una tensión primaria para lograrlo. La energía de la bobina permea un campo electromagnético, también llamado fuerza magnetomotriz, que viaja a través del núcleo hasta otra bobina, proporcionándole una tensión secundaria.

El voltaje de entrada lo determina la propia fuente de alimentación. Sin embargo, el voltaje que el transformador realmente emitirá lo determina la segunda bobina por la que pasa la electricidad. Si el segundo conjunto de bobinas es igual al primero, el voltaje de salida será igual al de entrada. Sin embargo, si la bobina secundaria tiene menos bobinas que la primaria, el voltaje secundario será menor que el primario. Esto se denomina transformador reductor. Si la bobina secundaria tiene más bobinas que la primaria, aumentará el voltaje; este tipo de transformador se denomina transformador elevador.

Se pierde energía en el campo magnético del transformador. Esta energía perdida resuena en forma de calor. Para reducir la pérdida de energía, las bobinas suelen estar en un agente refrigerante dentro del transformador. Muchos fabricantes utilizan una configuración concéntrica en la que las bobinas primaria y secundaria se enrollan juntas alrededor de la bobina. Esta configuración es la más común en transformadores de tres pasos. Desde el transformador, la electricidad se transporta a través de líneas y redes eléctricas. El transformador regula el voltaje de la electricidad que se transfiere. Los transformadores elevadores aumentan el voltaje y los reductores lo reducen. Este proceso garantiza que el dispositivo final alimentado reciba el voltaje adecuado. Un voltaje demasiado bajo no alimentará un dispositivo y puede afectar su funcionamiento a largo plazo. Un voltaje demasiado alto podría destruir el dispositivo alimentado y causar incendios y descargas eléctricas si supera el voltaje pico del dispositivo.

Si bien todos los transformadores funcionan según la Ley de Faraday hasta cierto punto, existen muchos tipos de transformadores para diferentes funciones.

Transformadores de núcleo laminadoSe encuentran entre los tipos de transformadores más utilizados. Estos transformadores se emplean comúnmente en electrodomésticos para convertir voltajes a bajos voltajes. El núcleo laminado evita las pérdidas por corrientes parásitas.

Transformadores toroidalesSon similares al inventado en Hungría por Ottó Bláthy, Miksa Déri y Károly Zipernowsky. Su fabricación es más costosa porque el proceso de bobinado es lento y requiere equipo especial.

Transformadores automáticosTienen una sola bobina, pero la tensión se regula mediante la frecuencia de los devanados en las secciones separadas. Los transformadores automáticos también son uno de los tipos de transformadores más rentables.

Transformadores polifásicosLos sistemas polifásicos pueden conectarse a varios transformadores monofásicos o a un solo transformador polifásico. Muchos transformadores polifásicos utilizan la configuración en zigzag, especialmente si se trata de un sistema con conexión a tierra.

Transformadores trifásicos- los tres devanados primarios están conectados entre sí, y los tres secundarios están conectados entre sí.

En resumen

En lo que respecta a los transformadores, la Ley de Faraday es la que se aplica, y son perfectos para almacenar y transportar energía eléctrica. Desde su introducción comercial en 1886, cuando se utilizaron para abastecer a Great Barrington, Maine, su uso ha sido constante en diversas formas. Los transformadores son la forma más segura de transportar electricidad entre circuitos. Muchos de ellos son capaces de suministrar energía eléctrica a pueblos enteros y grandes áreas de grandes ciudades.

Los transformadores se pueden personalizar para satisfacer necesidades específicas. Existe una amplia variedad de tipos de transformadores, pero si necesita uno que se ajuste específicamente a sus necesidades, existen fabricantes que pueden ayudarle. La clave está en encontrar el fabricante adecuado. Un buen fabricante y el fabricante adecuado no son lo mismo.

Hay muchos buenos fabricantes, pero solo usted puede determinar cuál es el adecuado. Un buen punto de partida para buscar el fabricante de transformadores adecuado es, por supuesto, el precio, pero también tenga en cuenta que puede obtener la calidad que paga. Además, el fabricante adecuado trabajará en conjunto con usted para encontrar las soluciones de energía eléctrica que mejor se adapten a su empresa, en lugar de simplemente intentar imponer su transformador más caro.

Es importante saber qué necesita en un transformador, e incluso si no está completamente seguro de qué es lo mejor para sus necesidades de energía, los fabricantes competentes pueden ofrecerle las mejores opciones para su situación particular. Los sistemas mecánicos y eléctricos pueden ser campos difíciles de abordar, pero la buena noticia es que no tiene que hacerlo solo. Puede volver al inicio deesta páginapara encontrar una lista conveniente de transformadores eléctricos que puedan satisfacer sus necesidades.

Tipos de transformadores eléctricos

• transformadores trifásicosSon herramientas que se utilizan para cambiar el voltaje de los sistemas de transmisión eléctrica trifásica.

• Autotransformadoresson transformadores eléctricos con un devanado que es común entre ambos circuitos y no tiene ningún aislamiento entre los dos circuitos.
  

• Transformadores de corrientetienen un devanado primario conectado al circuito para hacer que la corriente sea medible; se utilizan para cambiar corrientes eléctricas.
  

• Transformadores de distribuciónTienen una capacidad nominal entre 3 y 500 KVA con 601 voltios o más.
  

• Transformadores de tipo secoNo utilice líquido para enfriar o aislar.
  

• Transformadores de alta resistenciatienen una alta relación de fuga a reactancia para limitar la corriente de salida a un valor designado en caso de falla.
  

• Transformadores de alta tensiónEstán diseñados para manejar energía eléctrica en niveles de alto voltaje.

• Transformadores de instrumentosmedir y monitorear con precisión el voltaje de potencia a medida que se transmite proporcionalmente a través de las bobinas primarias y secundarias.

• InversoresConvertir entre corriente alterna (CA) y corriente continua (CC).

• Transformadores de aislamientoSon transformadores que aislan el circuito primario del circuito secundario.
  

• Transformadores de baja tensiónconvertir en voltajes más bajos.

• Transformadores de potenciaSon dispositivos que convierten el voltaje a niveles más bajos.

• Transformadores de pulsosSon dispositivos de banda ancha diseñados principalmente para la transmisión de formas de onda. Transmiten pulsos eléctricos rectangulares, lo que significa que los pulsos tienen tiempos de subida y bajada rápidos con una amplitud bastante constante.

• Transformadores reductorestienen el poder de convertir voltajes más altos en voltajes más bajos mediante la transferencia de energía eléctrica a través de dos etapas de bobina, teniendo la segunda etapa de bobina menos devanados.

• Transformadores elevadoresSon transformadores que tienen un devanado de alto voltaje conectado a la carga de salida y un devanado de bajo voltaje conectado a la fuente de energía.
  

• Transformadores toroidalestienen un cable de cobre alrededor de un núcleo cilíndrico para contener el flujo magnético.
  

• Transformadoresson un aparato estático que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro circuito por inducción electromagnética, a menudo con valores alterados de voltaje y corriente.

• Transformadores Zig ZagSon transformadores trifásicos de propósito especial que están diseñados para proporcionar conexión a tierra a sistemas eléctricos sin conexión a tierra, así como para filtrar y controlar corrientes armónicas.