CONCEPTOS DE ELECTROTECNIA PARA APLICACIONES INDUSTRIALES

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El transformador eléctrico. Relación de transformación.




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Y bien, siendo la tensión aplicada sobre el primario alternada, naturalmente que sufrirá variaciones periódicas en sus valores. Esto hará que el campo magnético originado se expanda y se contraiga, acorde con las variaciones de la corriente aplicada al primario. En efecto, la intensidad del campo H (en Gauss) variará según la representación gráfica de la figura 3, siendo por lo tanto este campo variable en una frecuencia igual a la de la f.e.m., alterna aplicada al transformador.

Consecuentemente, sobre el secundario se hará presente una tensión inducida de las mismas características que la del primario y que hará circular por este circuito una corriente que será acusada por el instrumento intercalado, según se aprecia en la figura 2. Ambos circuitos, primario y secundario, estarán acoplados magnéticamente entre sí por la inductancia mutua del conjunto, acrecentada por la presencia del núcleo laminado. La forma que presenta este núcleo y la disposición de los bobinados no es precisamente la ideal a los fines de lograr una máxima transferencia de energía del primario al secundario.

En la práctica, y muy especialmente en los transformadores de poder y también de audiofrecuencia (utilizados en los viejos amplificadores de sonido), se construyen transformadores bobinados sobre núcleos aun más cerrados, tal como se aprecia en la figura 4, montándose el secundario sobre el devanado primario. Bajo esta disposición, el flujo magnético permite ser aprovechado al máximo, aumentando la intensidad del campo. Esto se traduce en una f.e.m. inducida mayor sobre el secundario, pues prácticamente, casi la totalidad de las líneas de fuerza pasan a través del núcleo de hierro.

Transformadores elevadores y transformadores reductores.

Relación de Transformación.

Por regla general el transformador se compone de: a) el núcleo armado o ensamblado con chapas de acero de transformador, y b) dos o, en el caso general, más de dos, arrollamientos acoplados electromagnéticamente, y en el caso del autotransformador acoplados también eléctricamente.

El transformador puede ser de dos arrollamientos, o de tres o más arrollamientos, es decir, de devanado con tres o varios circuitos. Según la clase de corriente los transformadores se clasifican en monofásicos, trifásicos y multifase. En un devanado o arrollamiento multifase de transformador todas las fases de los arrollamientos de la misma tensión están conectados de acuerdo con esquemas estipulados. El arrollamiento del transformador al cual se aplica la energía de la corriente alterna se llama primario y el otro, del cual se recibe la energía, se llama secundario. Todos los valores que pertenecen al primario como, por ejemplo, potencia, corriente, resistencia, etc., se denominan también primarios y los que pertenecen al secundario se llaman valores secundarios o de secundario.

El arrollamiento conectado al circuito de tensión más alta se llama arrollamiento de alta tensión (A.T.). Y el conectado al circuito de menor tensión se llama arrollamiento de baja tensión (B.T.). Si la tensión del secundario es menor que la del primario, se dice que el transformador es reductor, y si es más alta, el transformador es elevador.

Los arrollamientos de un transformador pueden estar provistos de tomas o derivaciones para variar su relación de transformación.

Tema relacionado : Circuitos trifásicos

El gran uso de los transformadores en los sistemas eléctricos y electrónicos se debe a que pueden cambiar la magnitud de una tensión alterna, aumentándola o disminuyéndola. El comportamiento ante la tensión viene determinado por el número de espiras que tienen la bobina del primario y la bobina del secundario. En un transformador que tuviera el 100 por 100 de rendimiento se cumpliría que:

Un transformador elevador aumenta la tensión, por lo que tiene más espiras en el secundario que en el primario, mientras que un transformador reductor reduce la tensión y, por tanto, tiene más espiras en el primario que en el secundario. Aunque una relación de transformación (Np:Ns) 1:1 no altera el valor de la tensión, puede ser útil para aislar una parte de un sistema de otra. Frecuentemente se utilizan transformadores con dos o más devanados secundarios o con varias tomas en el devanado secundario. En la figura a continuación se muestran los símbolos para distintos tipos de transformadores, así como algunas aplicaciones de cada uno.

Hay que recordar que los transformadores funcionan sólo con tensiones alternas. La bobina de inducción  es un aparato de corriente continua, pero para que funcione se necesita un interruptor mecánico que haga variar el campo y se genere de esta forma una tensión de salida intermitente.

La relación existente entre el número de espiras del primario y del secundario de un transformador, determinará el valor de la f.e.m. inducida sobre su circuito secundario. Un transformador que posea en su secundario mayor número de espiras que las del primario, inducirá sobre aquel una tensión mayor que la aplicada. A la inversa, un secundario con menor número de espiras que las del primario generará una tensión menor que la del primario.

 

Fig. 4 - Forma típica de un núcleo magnético cerrado , para un máximo aprovechamiento de las líneas de fuerza magética .

La relación que existente entre la tensión del primario (Ep) y la tensión del secundario (Es) es igual a la relación entre el número de espiras del primario (Np) y el número de espiras del secundario (Ns).

En consecuencia, podemos decir que:

y efectuando trasposición de términos, tenemos:

fórmula de la cual deducimos que la tensión inducida en el secundario es proporcional a la relación del número de vueltas del secundario con respecto a las del primario. Por tanto, a la relación entre vueltas o entre tensiones del primario y secundario se la denomina relación de transformación.

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