Definición de un transformador y partes que lo forman

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética.La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. No obstante, los transformadores reales poseen pequeñas pérdidas dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Transformador ideal

El transformador ideal. El transformador eléctrico ideal  es un dispositivo que se encarga de “transformar” el voltaje de corriente alterna (VAC) que le llega a su entrada, en otro voltaje también en corriente alterna de diferente amplitud, que entrega a su salida.

Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan:

– Bobina primaria o “primario” a aquella que recibe el voltaje de entrada.

– Bobina secundaria o “secundario” a aquella que entrega el voltaje transformado.

La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna.

Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del “Secundario”, se generará por el alambre del secundario un voltaje. En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (el secundario conectado por ejemplo a un resistor).

Transformador Real.

Los transformadores ideales descritos anteriormente, nunca se podrán construir en realidad. Lo que puede construirse son transformadores reales; dos o más bobinas de alambre, físicamente envueltas alrededor de un núcleo ferromagnético. Las características de un transformador real se aproximan mucho a las de un transformador ideal, pero sólo hasta un cierto grado. En los transformadores reales no se cumplen las premisas que definían a los ideales, pero se les aproximan mucho, especialmente en las unidades de gran potencia.

En la siguiente imagen se observa el circuito equivalente de un transformador real. El subíndice 1 denota al primario y el 2 al secundario. Para poner de manifiesto la componentes de pérdidas y la magnetizante de la corriente de vacío, y como se hizo en el reactor con núcleo ferromagnético, se agregaron la resistencia de pérdidas Rp y la reactancia magnetizante Xm. Se puede observar que para establecer las relaciones entre las fuerzas electromotrices E1 y E2 y las corrientes I’2 e I2, el circuito tiene un transformador ideal de relación a.

Pérdidas.

Ninguna maquina trabaja sin producir perdidas, debido a los factores de construcción y materiales propiamente. Un transformador presenta las siguientes perdidas.

Pérdidas de corriente de Foucault

Las pérdidas de potencia en el hierro, y por las corrientes de histéresis es necesario que el núcleo no sea macizo, construidas con chapas magnéticas de espesores mínimos, apiladas y aisladas entre sí Esto hace que la corriente al no poder circular entre chapas lo tenga que hacer independientemente en cada una de ellas,induciendo menos corriente y disminuye la potencia de pérdidas por corrientes de Foucault. Las corrientes de Foucault se producen en cualquier material conductor cuando se encuentra sometido a una variación de flujo magnético. Las pérdidas por estas corrientes parasitas dependen del tipo de material del que está construido el núcleo magnético.

Pérdidas por ciclo de histéresis

Es el fenómeno que se producen con la imantación de materiales ferromagnético del flujo generado, depende del tipo de material, porque al someter el material a un flujo variable, produce una imantación,que al momento de cesar el flujo sometido, produce calor que son perdidas entonces dependiendo del tipo de material de construcción del transformador estas pérdidas pueden ser mayores o menores.

Pérdidas por resistencia.

El material usado para el alambre es de cobre, tiene una resistencia. la corriente que pasa por esta resistencia provoca pérdidas de voltaje (ocasionando fuerza electromotriz) y pérdidas de energía (calientan los devanados).

Pérdidas por reactancia de dispersión.

La separación entre las espiras y entre capas de las bobinas y entre las propias bobinas y el núcleo, permiten que se desarrollen líneas de flujo magnético fuera del núcleo, que cierran a través del aire.

Estas líneas de flujo se originan por las fuertes corrientes de carga del transformador.