Tranformador


El transformador es una máquina eléctrica estática capaz de transformar mediante un campo electromagnético la energía eléctrica transmitida (primaria) en otra de distintas características (secundaria), elevando o reduciendo la tensión y la intensidad de la corriente alterna que recibe.
• Funcionamiento Cuando su bobinado primario se conecta a un generador de corriente alterna de tensión Vpcircula una corriente Ip que creará un flujo magnético variable a lo largo del núcleo (chapas magnéticas). Si al otro lado del núcleo se encuentra otra bobina (circuito secundario) cuyos extremos están conectados a un receptor, se inducirá en ésta una tensión de valor Vs y de intensidad Is.
Está formado por un núcleo de chapas magnéticas y dos circuitos eléctricos o bobinados denominados primario(circuito que se conecta a la red) y secundario (circuito sobre el que se induce una corriente eléctrica).
Un transformador está compuesto por un núcleo de hierro con dos arrollamientos
o devanados separados y aislados entre sí, denominados primario y secundario.
Al conectar el devanado primario a una corriente alterna monofásica, se establece
un flujo magnético alterno dentro del núcleo. Esteflujo atraviesa el devanado secundario induciendo una fuerza electromotriz en el devanado secundario. A su vez, al circular corriente alterna en el secundario, se contrarresta el flujo magnético, induciendo sobre el primario una fuerza contraelectromotriz.
Desde el punto de vista energético, un transformador convierte energía eléctrica
en magnética en el primario, y en el secundario convierteenergía magnética en eléctrica.
El primario se comporta como un receptor y el secundario como un generador.
Como el flujo circulando por el núcleo en único, las tensiones del primario y
secundario (fuerza contraelectromotriz y electromotriz respectivamente) son
proporcionales al número de vueltas da cada arrollamiento:
donde V1 y V2 son las tensiones en el primario y secundario y N1 y N2 son elnúmero de vueltas en el primario y secundario.
A la relación entre el número de vueltas en el primario y el secundario la
llamamos relación de transformación, y la representamos con la letra m.
Si el transformador fuese ideal y no tuviese pérdidas, la potencia eléctrica
consumida en el primario sería igual a la generada en el secundario,
Un transformador real se diferencia de untransformador ideal en que tiene unas
pérdidas internas.
Un transformador real tiene pérdidas de energía en forma de calor en la
conversión de la corriente, por tanto la potencia absorbida o del primario no es la misma
que la potencia transmitida o del secundario. Estas pérdidas internas se clasifican en:
Pérdidas del hierro (PFe): Estas pérdidas son constantes e independientes de la carga aplicada.Para cuantificar estas pérdidas se realiza el “ensayo de vacío”, que consiste en medir cuánta potencia consume un transformador sin carga o en vacío al aplicarle la tensión nominal. Se llaman pérdidas de vacío (PFe=Po). Este ensayo nos sirve también para medir la relación de transformación. Las pérdidas de vacío se deben a:
- Histéresis del hierro: Al aplicar un flujo magnético alterno al hierro,éste tiene que imanarse y desimanarse periódicamente (a la frecuencia de la red eléctrica), forzando a
los átomos a reorientar su campo magnético continuamente. Esto hace que los atomoa choquen entre si provocando un calentamiento en el núcleo de hierro por histéresis.
- Corrientes de Foucault: Al variar el flujo magnético dentro del núcleo de hierro, se crea una fuerza electromotriz que provocael desplazamiento de electrones dentro del hierro. Estas corrientes internas se denominan corrientes de Foucault, y provoca que el hierro se caliente por efecto Joule. Para limitar este efecto, en vez de fabricar los núcleos con hierro macizo, se fabrican apilando chapas de hierro intercaladas con un dieléctrico.
Pérdidas del cobre (PCu): Para cuantificar estas pérdidas se realiza el “ensayo de...