Principios de operacion del transformador

CAPÍTULO I. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR
1.1 Historia de los transformadores
El primer sistema de distribución de electricidad lo puso en servicio Edison, en Nueva York, en el año 1882. Se trataba de una pequeña central eléctrica que suministraba corriente continua a 120V. Esta tensión tan baja requería que por los cables circulasen grandes corrientes, lo que daba lugar aenormes caídas de tensión y enormes pérdidas. De modo que en la práctica una central sólo podía alimentar a una manzana de edificios.
La invención del transformador y los desarrollos de las fuentes de corriente alterna, resolvieron los graves problemas que tenía la distribución de energía eléctrica.
Si se eleva por ejemplo en diez veces la tensión en la distribución, la corriente se reducejustamente en esas diez veces, con lo que las caídas de tensión también se reducen en ese factor, y las pérdidas en los cables en 100 veces (102).
El transformador es un aparato que realiza una función muy poco vistosa no realiza ningún trabajo mecánico (salvo vibrar) pero en cambio sí muy útil para el transporte de la energía eléctrica. La función de los transformadores es la de cambiar losparámetros de la energía eléctrica. De forma tal, que no sea preciso generar, transportar y consumir la energía a una misma tensión.

1.1.1 Los experimentos con bobinas de inducción
El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa fundamentalmente en que cualquier variación de flujo magnético queatraviesa un circuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo permanece mientras se produce el cambio de flujo magnético.
La primera "bobina de inducción" fue inventada por el Rev. Nicholas Callan de el Colegio de Maynooth, Irlanda en 1836, uno de los primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el secundario, en relación con elbobinado primario, más grande es el aumento de la FEM.
Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores bobinas de inducción, en su mayoría por ensayo y error, reveló lentamente los principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y eficaz apareció hasta la década de 1880, pero dentro de un decenio, el transformador tomaría un papel decisivo en lanombrada “Guerra de Corrientes”, y en que los sistemas de distribución de corriente alterna triunfo sobre sus homólogos de corriente continua, una posición dominante que mantienen desde entonces.
En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luego vendió la idea de la compañía Westinghouse deEstados Unidos.
1.1.2 El nacimiento del primer transformador
Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañía Ganz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna, basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelo de núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:
VSVP=NSNPDonde: (VS) es el voltaje en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el secundario, (VP) y (NP) corresponden al primario.
Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabra que había sido acuñada por Bláthy Ottó.
En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de untransformador de tipo ZBD para uso comercial.
El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la energía eléctrica que usaba transformadores, se puso en operación en los Estados Unidos de América. En el año de 1886 en Great Barington, Massachusetts.
1.2 Generalidades del transformador
El transformador es un dispositivo que cambia la energía eléctrica de...