Los transformadores son dispositivos eléctricos que constan de dos o más bobinas de alambre que se utilizan para transferir energía eléctrica mediante un campo magnético cambiante.
Una de las principales razones por las que se usan corrientes y voltajes de CA alternos en nuestros hogares y lugares de trabajo es que los suministros de CA se pueden generar fácilmente a un voltaje conveniente, transformarse en voltajes mucho más altos y luego distribuirse por todo el país.
La razón para transformar el voltaje a un nivel mucho más alto es que los voltajes de distribución más altos implican corrientes más bajas para la misma potencia y, por ende, pérdidas I2 * R más bajas a lo largo de la red de cables. Estos voltajes y corrientes de transmisión de CA más altos pueden luego reducirse a un nivel de voltaje mucho más bajo, más seguro y utilizable, apto para suministrar equipos eléctricos en hogares y lugares de trabajo, y todo esto es posible gracias al transformador de voltaje básico.
El transformador de voltaje es básicamente un dispositivo eléctrico pasivo electromagnético estático (o estacionario) muy simple que funciona según el principio de la ley de inducción de Faraday al convertir la energía eléctrica de un valor a otro. El transformador lo realiza uniendo dos o más circuitos eléctricos usando un circuito magnético oscilante común que es producido por el propio transformador. Un transformador opera según los principios de “inducción electromagnética”, en forma de inducción mutua.
La inducción mutua es el proceso mediante el cual una bobina de alambre induce magnéticamente un voltaje en otra bobina ubicada muy cerca de ella. Entonces se puede decir que los transformadores funcionan en el “dominio magnético”, y los transformadores reciben su nombre del hecho de que “transforman” un voltaje o nivel de corriente en otro.
Los transformadores son capaces de aumentar o disminuir los niveles de voltaje y corriente de su suministro, sin modificar su frecuencia, o la cantidad de energía eléctrica que se transfiere de un devanado a otro a través del circuito magnético.
Un transformador de voltaje monofásico consiste básicamente en dos bobinas eléctricas de alambre, una llamada “Devanado primario” y otra llamada “Devanado secundario”. El lado “primario” del transformador es el lado que usualmente toma energía y el “secundario”, el lado que generalmente entrega energía. En un transformador de voltaje monofásico, el primario suele ser el lado con el voltaje más alto.
Estas dos bobinas no están en contacto eléctrico entre sí, sino que están envueltas juntas alrededor de un circuito de hierro magnético cerrado común llamado “núcleo”. Este núcleo de hierro no es sólido, sino que está formado por laminaciones individuales conectadas entre sí para ayudar a reducir las pérdidas del núcleo.
Los dos devanados de la bobina están aislados eléctricamente entre sí, pero están unidos magnéticamente a través del núcleo común, lo que permite transferir energía eléctrica de una bobina a la otra. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del devanado primario, se desarrolla un campo magnético que induce un voltaje en el devanado secundario.
VP = voltaje primario
VS = voltaje secundario
NP = número de bobinados primarios
NS = número de bobinados secundarios
Φ (phi) = enlace de flujo
Para un transformador no hay conexión eléctrica directa entre los dos devanados de la bobina, lo que le da el nombre también de “Transformador de aislamiento”. Generalmente, el devanado primario de un transformador está conectado al suministro de voltaje de entrada y convierte o transforma la energía eléctrica en un campo magnético. Mientras que el trabajo del devanado secundario es convertir este campo magnético alterno en energía eléctrica produciendo el voltaje de salida requerido.
Los dos devanados de la bobina no están conectados eléctricamente, solo están conectados magnéticamente. Un transformador monofásico puede operar para aumentar o disminuir el voltaje aplicado al devanado primario. Cuando se usa un transformador para “aumentar” el voltaje en su devanado secundario con respecto al primario, se le llama transformador elevador. Cuando se utiliza para “disminuir” el voltaje en el devanado secundario con respecto al primario, se denomina transformador reductor.
Existe una tercera condición en la que un transformador produce el mismo voltaje en su secundario que se aplica a su devanado primario. En otras palabras, su salida es idéntica con respecto al voltaje, la corriente y la potencia transferida. Este tipo de transformador se denomina “transformador de impedancia” y se utiliza principalmente para igualar la impedancia o aislar circuitos eléctricos contiguos.
La diferencia de voltaje entre los devanados primario y secundario se logra cambiando el número de vueltas de la bobina en el devanado primario (NP) en comparación con el número de vueltas de la bobina en el devanado secundario (NS).
Como el transformador es básicamente un dispositivo lineal, existe una relación entre el número de vueltas de la bobina primaria dividido por el número de vueltas de la bobina secundaria. Esta relación es llamada relación de transformación “relación de vueltas” (turns ratio: TR) de los transformadores. Este valor dicta el funcionamiento del transformador y el voltaje correspondiente disponible en el devanado secundario.
El turns ratio compara los dos devanados en orden y se escribe con dos puntos. Por ejemplo: 3: 1 (3 a 1), esto significa que, si hay 3 voltios en el devanado primario, habrá 1 voltio en el devanado secundario, 3 voltios por 1 voltio. Entonces se puede ver que si la relación entre el número de vueltas cambia, los voltajes resultantes también deben cambiar en la misma relación.
Fuente: https://www.electronics-tutorials.ws/transformer/transformer-basics.html
