QUÉ ES UN TRANSFORMADOR ELÉCTRICO MONOFÁSICO (o TRAFO)

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez




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Contenido:

 

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Transformadores de radiofrecuencia




 

CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS


Transformador eléctrico monofásico de núcleo cerrado de acero al silicio, donde se muestran dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo, protegido con barniz aislante. Uno de esos corresponde al “enrollado primario” o de ENTRADA de la corriente alterna y el otro al “enrollado secundario” o de SALIDA de la propia corriente, una vez que el valor de la tensión ha sido aumentado o disminuido, de acuerdo con el tipo de transformador que se utilice, decir, si es “reductor de tensión” o si, por el contrario, es “elevador de tensión”.

 

Pequeño transformador reductor de voltaje sin la cubierta plástica de protección. Se pueden apreciar las espiras de alambre de cobre desnudo de uno de sus devanados o enrollados. El alambre de cobre utilizado, tanto en el. enrollado primario como en el secundario, se encuentra protegido por una capa de barniz aislante para evitar que se produzcan cortos circuitos entre las espiras.

 

Desde el punto de vista constructivo la mayoría de los transformadores eléctricos, independientemente de su tamaño, poseen como mínimo dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo protegido por una fina capa de barniz aislante. El grosor o diámetro del alambre utilizado para cada enrollado dependerá del flujo máximo de corriente eléctrica en amperes (A) que debe soportar el transformador sin llegar a quemarse cuando le conectamos una resistencia, carga o consumidor eléctrico, de acuerdo con el cálculo que previamente realizó el fabricante cuando determinó su capacidad de trabajo. Ambos enrollados van colocados alrededor de un núcleo de acero al silicio que forma parte del cuerpo del transformador.

En la mayoría de los transformadores, el devanado que posee mayor número de vueltas generalmente corresponde al “enrollado primario” o de entrada “E” de la corriente que se va a transformar y corresponde al voltaje más alto. El devanado que posee menor número de vueltas es el “enrollado secundario” o de salida “S” de la corriente eléctrica ya transformada o modificada y corresponde al voltaje más bajo. En este caso el transformador trabajará como "reductor de tensión".

En algunos transformadores los dos enrollados se encuentran situados uno junto al otro por separado, pero en la mayoría de los casos después que se ha colocado el primer enrollado alrededor del núcleo, se coloca el segundo encima de éste, manteniendo independientes las correspondientes conexiones exteriores de entrada y salida de la corriente eléctrica.

 

Transformador eléctrico monofásico donde se muestran sus_ dos enrollados. Como se observa, ambos enrollados_ se.encuentran separados  uno  del  otro,  pero  formando_ parte  del mismo  núcleo  de  acero  al  silicio. En  el-  enrollado primario o de entrada “E” se  conecta   la  fuente.  de suministro  de.  tensión  de  corriente alterna,  mientras- que en el enrollado secundario o de salida  “S” se  conecta la carga, en este. caso una resistencia (R).

 

La carga o consumidor de energía eléctrica se conecta siempre al transformador en el circuito correspondiente al enrollado secundario o de salida “S”, ya sea éste reductor o elevador de tensión . La longitud y grosor del alambre de cobre del enrollado primario y secundario que utiliza, lo calcula el fabricante para que su salida “S” pueda entregar la tensión y capacidad que requiere la carga que se le va a conectar, siempre que los watt (W) o kilowatt (kW) de consumo no superen lo admitido. Cuando el consumo en watt o kilowatt de la carga instalada supera la que puede soportar el transformador, en el mejor de los casos se produce una caída de voltaje en el enrollado de salida, mientras que en el peor uno o los dos enrollados se queman si la temperatura que produce la circulación del flujo de la corriente en ampere (A) por dichos enrollados supera los límites de seguridad que permite el barniz aislante del alambre de cobre. En ese caso las espiras del alambre se ponen en corto circuito y el transformador queda inutilizado para continuar prestando servicio, por lo será necesario reponerlo por uno nuevo o sustituir en un taller los enrollados quemados. No obstante, esta última solución resulta a veces más costosa que comprar un transformador nuevo, sobre todo cuando son de pequeño tamaño.

Por otra parte, el principio de funcionamiento de un transformador se basa en la inducción electromagnética que se produce en el enrollado secundario cuando por el primario circula una corriente alterna procedente de cualquier fuente de fuerza electromotriz.

 

Esta figura muestra el núcleo cerrado de acero al silicio de un. transformador eléctrico, así como las líneas de fuerza (Ø) que lo. recorren cuando el enrollado primario o de entrada “E” se conecta a. una fuente de fuerza electromotriz de corriente alterna. Esas líneas. de fuerza refuerzan el campo magnético que produce el enrollado . primario, induciendo, a su vez, otra  corriente  eléctrica  en  el. enrollado secundario. Esa tensión de salida “S” será menor o mayor. dependiendo del tipo de transformador, o sea, si es “reductor” o. “elevador”. El núcleo de acero cerrado provoca el reforzamiento de. las líneas de fuerza magnética que lo recorren, lo que influye en la. reducción del tamaño del transformador y en la disminución de su. peso total.


Existe también otro tipo de transformador de fuerza o potencia monofásico de diferente construcción, que consta de un solo devanado o enrollado colocado en un simple núcleo abierto de acero al silicio. Esta variante se denomina “autotransformador” y su principal característica radica en que a partir de un punto determinado de su único enrollado (generalmente el punto medio) parte una derivación hacia el exterior para conectar la carga o consumidor en unos casos, o la fuente de suministro de corriente en otros, dependiendo si éste actúa como reductor o como elevador de tensión.

 


En la ilustración superior, la figura (A) representa el esquema de un autotransformador funcionando como “reductor de tensión”. Se puede observar que la entrada “E” de la corriente está conectada a una fuente suministradora de energía eléctrica, fuerza electromotriz (FEM) o corriente alterna de 220 volt, mientras que por la salida “S” se obtiene una corriente transformada de una tensión o voltaje más bajo, también alterno, de 110 volt. La figura (B) representa otro autotransformador en función de “elevador de tensión”. Como se puede apreciar, en su entrada tiene aplicada una tensión de 110 volt, mientras que en la salida se obtiene otra más alta de 220 volt. Por otra parte, en la figura (C) se puede observar también otra variante de autotransformador, cuya característica es la de recibir una tensión o voltaje determinada en el enrollado de entrada “E”, mientras que la salida proporciona varios valores de tensiones reducidas diferentes. Este autotransformador se denomina “variable” y en el caso del ejemplo recibe 220 volt en la entrada, mientras que en la salida se obtienen, indistintamente y por pasos, 6, 12, 36, 110, e incluso los mismos 220 volt aplicados en la entrada. Existe también otra variante de autotransformador con núcleo redondo muy utilizado en laboratorios de electricidad y electrónica, como el que se muestra en la figura (D). Este autotransformador permite variar la posición de un cursor central de forma manual, lo que permite seleccionar diferentes valores de tensión, tanto en orden ascendente como descendente, desde “0” a “220” V o viceversa. Si en la figura del ejemplo se hace girar el cursor en dirección al signo (+) el voltaje o tensión se incrementa hasta un máximo de 220 volt, mientras que en dirección inversa, o sea, girándolo en dirección al signo (–) se obtienen diferentes valores de voltajes en orden descendente a partir de 220 V, hasta llegar a “0”.



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  Actualización: abril de 2012