¿Qué es un transformador eléctrico?Estructura, funciones, tipos y usos

¿Qué son los transformadores? sus partes, cirugíatipo, limitación, aplicación

¿Qué son los transformadores?

• Como sugiere su nombre, los transformadores eléctricos transfieren energía de un circuito eléctrico a otro. El valor del poder sigue siendo el mismo.
• Los transformadores simplemente aumentan o reducen el nivel de voltaje o corriente.
• Los transformadores no cambian la frecuencia del circuito durante la operación.
• Los transformadores funcionan según el principio de la electricidad: inducción mutua.
• Un transformador funciona cuando la inducción mutua habilita ambos circuitos.
• Los transformadores no pueden aumentar o disminuir los niveles de voltaje o corriente de CC.
• Los transformadores simplemente aumentan o reducen el nivel de voltaje de CA o corriente de CA.
• Los transformadores no cambian los valores de flujo.
• Los transformadores no funcionan con tensión continua.

Sin un transformador, la energía eléctrica producida por la planta de energía probablemente no sería suficiente para alimentar la ciudad. ¿Cuántas plantas de energía crees que necesitarás construir para alimentar tu ciudad? Instalar plantas de energía no es fácil. Es caro.

Para tener suficiente energía, debe instalar una gran cantidad de plantas de energía. Los transformadores ayudan amplificando la salida del transformador (aumentando o bajando el voltaje o el nivel de corriente).

Si la bobina secundaria tiene más vueltas que la bobina primaria, dicho transformador se conoce como transformador elevador.

De manera similar, si el número de vueltas de bobina en la bobina primaria es mayor que el número de vueltas en el transformador secundario, dicho transformador se conoce como transformador reductor.

Estructura del transformador (piezas del transformador)

Principio de funcionamiento del transformador.

Un transformador es un dispositivo estático que convierte la energía de un circuito a otro sin cambiar la frecuencia (no hay partes giratorias, por lo que no hay pérdidas por fricción). Aumenta (o reduce) el nivel de voltaje y corriente de CA.

trabajos de transformadores Sobre el principio de inducción electromagnética de inducción mutua de dos bobinas o ley de Faraday. A medida que cambia la corriente en la bobina primaria, también lo hace el flujo magnético que conduce a la bobina secundaria. Como resultado, la EMF es inducida en la bobina secundaria por la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Los transformadores se basan en dos principios. La primera es que una corriente eléctrica puede generar un campo magnético (electromagnetismo), y la segunda es que un campo magnético cambiante en una bobina de alambre induce un voltaje a través de la bobina (inducción electromagnética). Cambiar la corriente en la bobina primaria cambia el flujo magnético generado. Un cambio en el flujo magnético induce un voltaje en la bobina secundaria.

Un transformador simple tiene un núcleo de hierro dulce o acero al silicio con devanados (núcleo de hierro) colocados sobre él. Tanto el núcleo como el devanado están aislados entre sí. El devanado conectado a la red eléctrica se llama primario y el devanado conectado al circuito de carga se llama secundario.

Los devanados (bobinas) conectados a alto voltaje se denominan devanados de alto voltaje, y los devanados conectados a bajo voltaje se denominan devanados de bajo voltaje. Para un transformador elevador, la bobina primaria (devanado) es el devanado de bajo voltaje y el devanado secundario tiene más vueltas que el devanado primario. Lo contrario es cierto para los transformadores reductores.

Como se explicó anteriormente, la EMF es inducida solo por cambios en la magnitud del flujo magnético.

La corriente fluye cuando el devanado primario está conectado a la red de CA. Los devanados están conectados con el núcleo, por lo que la corriente que fluye a través de los devanados crea un flujo magnético alterno en el núcleo. La EMF se induce en la bobina secundaria a medida que el flujo magnético alterno une los dos devanados. La frecuencia de la FEM inducida es la misma que la frecuencia del flujo magnético o la tensión de alimentación.

Al hacerlo (cambio en el flujo magnético), la energía se transfiere del primario al secundario por inducción electromagnética sin cambiar la frecuencia del voltaje suministrado al transformador. Durante el proceso, se genera una fem autoinducida en la bobina primaria que se opone al voltaje aplicado. La EMF autoinducida se conoce como EMF de espalda.

Transformador ideal y transformador práctico

En mi última publicación, describí un transformador ideal usando fasores y esquemas, e hice una comparación detallada con un transformador real. Tenga en cuenta que un transformador ideal no tiene pérdidas en absoluto. Por ejemplo, la potencia de entrada a un transformador es igual a la potencia de salida. También tenga en cuenta que el transformador ideal es ficticio (concepto teórico) y no existe en la realidad.

Artículo relacionado:

Circuito equivalente de transformador

El artículo Circuitos equivalentes para transformadores eléctricos es una representación gráfica de un circuito de transformador en el que se imagina que la resistencia y la reactancia de fuga son externas a los devanados. El circuito equivalente exacto de un transformador se puede llamar primario o secundario.

Fórmula EMF para transformador

la talla de Fuerza electromotriz inducida (o voltaje) se puede encontrar en el transformador Ecuación EMF para transformadorCuando se aplica energía de corriente alterna (CA) al devanado primario de un transformador conocido como . corriente magnetizanteproduce un flujo magnético alterno en el núcleo del transformador.

pérdida del transformador

A diferencia de los transformadores ideales, los transformadores prácticos reales tienen pérdidas tales como pérdidas óhmicas, pérdidas de flujo, pérdidas de cobre y núcleo, la energía se disipa en los devanados, núcleos y estructuras circundantes. Los transformadores más grandes generalmente son más eficientes, y los transformadores en los transformadores de distribución generalmente funcionan al 98% o más.

eficiencia del transformador

Para un factor de potencia y carga dados, la eficiencia y la eficiencia de un día de un transformador se pueden encontrar dividiendo su salida por su entrada (similar a otras máquinas eléctricas como motores, generadores, etc.). Sin embargo, tanto los valores de entrada como los de salida deben estar en las mismas unidades (es decir, vatios, kilovatios, megavatios, etc.).

Tipo de transformador

Existen diferentes tipos de transformadores en función de su aplicación, diseño y construcción, tales como:

Tipos de transformadores en función de la fase

1. transformador monofásico
2. transformador trifasico

Tipos de transformadores basados ​​en el diseño del núcleo.

• transformador tipo núcleo
• transformador tipo carcasa
• transformador tipo baya

Tipos de transformadores basados ​​en núcleos

• transformador de núcleo de aire
• Transformador de núcleo de hierro/ferroimán

Tipo de transformador basado en eso cómo utilizar

• gran transformador de potencia
• transformador de distribución
• pequeño transformador de potencia
• transformador de iluminación de letreros
• Transformador de control y señalización
• transformador de lámpara de descarga de gas
• transformador de llamada
• Transformador de voltage
• transformador de corriente constante
• Transformador serie para alumbrado público

Artículo relacionado: ¿Cuál es la diferencia entre transformadores de distribución y transformadores de distribución?

Tipos de transformadores basados ​​en aislamiento y refrigeración.

• Transformador de tipo seco o autoenfriado por aire
• Refrigeración por aire tipo seco
• Inmersión en aceite, enfriamiento automático (OISC) u ONAN (aceite natural, aire natural)
• Combinación de llenado de aceite, autorrefrigeración y chorro de aire (ONAN)
• Refrigeración por agua sumergida en aceite (OW)
• Lleno de aceite, enfriado por aceite forzado
• Refrigeración automática sumergida en aceite y refrigeración por agua (ONAN+OW)
• Aceite forzado, refrigeración por aire forzado (OFAC)
• Aceite forzado, refrigeración por agua (FOWC)
• Aceite forzado, autoenfriamiento (OFAN)

Tipos de transformadores de tensión

Artículo relacionado: Protección y falla del transformador de potencia

Límite del transformador

Para entender el punto, es necesario explicar algunos términos básicos relacionados con el funcionamiento de los transformadores. Así que volvamos a lo básico por un momento.

Un transformador es una máquina de CA que aumenta o reduce el voltaje o la corriente alterna. Sin embargo, al ser una máquina de CA, un transformador no puede aumentar o reducir el voltaje de CC o la corriente de CC. Suena un poco extraño. Puede pensar: “Entonces, ¿por qué no un transformador de CC?”

Para responder a las dos preguntas de si tenemos un transformador de CC y saber “por qué un transformador no puede subir o bajar un voltaje de CC”, necesitamos saber cómo interactúan las corrientes y los campos magnéticos cuando el transformador está en funcionamiento.

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Regla de la mano derecha de Fleming

Dice: “Si lo sostienes de modo que tus dedos pulgar, índice y medio estén perpendiculares entre sí (90 grados)”.° El dedo índice apunta en la dirección del campo magnético, el pulgar apunta en la dirección del movimiento del conductor y el dedo medio apunta en la dirección de la corriente inducida (de la EMF).

¿Por qué un transformador no puede aumentar o reducir un voltaje o corriente de CC?

Un transformador no puede aumentar o reducir un voltaje de CC. No se recomienda conectar una fuente de alimentación de CC a un transformador. Cuando se aplica el voltaje nominal de CC a la bobina (lado primario) del transformador, el flujo magnético generado en el transformador no cambia su magnitud, sino que permanece igual. mismo y, como resultado, no se induce FEM en la bobina secundaria, excepto en el momento del encendido.

Para suministro de CC, la frecuencia es ceroAplicando un voltaje a un circuito puramente inductivo se obtiene:

X_l= 2π pedo l

dónde:

• X_l = reactancia inductiva
• L = inductancia
• pedo = frecuencia

Con frecuencia = 0, el total X_l (reactancia inductiva) también es cero.

donde la corriente I = V / R (para circuitos inductivos I = V / X_l) … Ley básica de Ohm

Si la reactancia inductiva es 0, la corriente será infinita (cortocircuito)…

Por lo tanto, si se aplica un voltaje de CC a un circuito puramente inductivo, el circuito puede echar humo o incendiarse.

Por lo tanto, un transformador no puede aumentar o reducir un voltaje de CC. Además, en tal caso, no hay EMF autoinducido en la bobina primaria. Esto solo es posible si el enlace de flujo cambia para oponerse al voltaje aplicado. Dado que el valor de resistencia de la bobina primaria es pequeño, si fluye una gran corriente, la bobina primaria se quemará debido al sobrecalentamiento.

Lea también: ¿Bajo qué condiciones se aplica de manera segura la alimentación de CC al lado primario de un transformador?

Usos y aplicaciones de los transformadores

Los usos y aplicaciones de los transformadores ya se han comentado en este post anterior.

Ventajas de los transformadores trifásicos sobre los monofásicos

Lea aquí las ventajas y desventajas de los transformadores monofásicos y trifásicos.

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