Los transformadores son capaces de recibir corriente alterna en un voltaje y entregarla en otro voltaje. De esta manera, ayudan a lograr una mejor eficiencia de transmisión al transferir la energía a distancias más largas. En este contenido, explicaremos el funcionamiento y construcción de un transformador trifásico partiendo de su forma más simple.
Principio de funcionamiento básico
El principio básico de funcionamiento de un transformador es la inducción electromagnética. Según este principio, un flujo magnético variable asociado a un circuito inducirá una fuerza electromotriz en él. Un campo magnético fluctuante se puede producir fácilmente mediante una bobina y un sistema de corriente alterna. Un conductor con corriente produce un campo magnético a su alrededor.
El campo magnético producido por una bobina tendrá una naturaleza fluctuante con la corriente alterna. Este flujo magnético puede ser efectivamente enlazado a una bobina secundaria con la ayuda de un núcleo de material ferromagnético. Este campo magnético fluctuante inducirá una fuerza electromotriz en las bobinas secundarias debido a la inducción electromagnética.
Dado que las vueltas están dispuestas en serie, la fuerza electromotriz neta inducida en el devanado será la suma de las fuerzas electromotrices individuales inducidas en cada vuelta. Dado que el mismo flujo magnético atraviesa los devanados primario y secundario, la fuerza electromotriz por vuelta será la misma para ambos.
La fuerza electromotriz por vuelta del devanado primario está relacionada con el voltaje de entrada aplicado, y la fuerza electromotriz inducida en el devanado secundario se expresa de la siguiente manera. Esto simplemente significa que, con menos vueltas en el secundario que en el primario, se puede reducir el voltaje; para el caso contrario, se puede aumentar el voltaje. Pero, dado que la energía se conserva, las corrientes primaria y secundaria deben obedecer la siguiente relación.
Transformadores trifásicos
Los transformadores trifásicos utilizan tres de estos transformadores monofásicos con una configuración de bobina ligeramente diferente. Aquí, los devanados primario y secundario se encuentran concéntricamente. Se utilizan dos devanados más en un transformador trifásico. Transformadores con una alta potencia generalmente emplean un tipo especial de bobinado conocido como un bobinado en disco, donde se conectan discos de bobina separados en serie a través de interconexiones exteriores e interiores.
Los devanados de baja tensión se conectan en configuración delta, y los devanados de alta tensión se conectan en configuración estrella. De esta manera, el voltaje de línea aumenta aún más a raíz de tres veces en el lado de alta tensión. Esto también significa que a partir de un transformador trifásico elevador de tensión se pueden extraer cuatro cables de salida, tres cables de alimentación trifásica y un neutro. Se requieren aislantes de alta tensión para sacar la energía eléctrica.
El núcleo del transformador está hecho de láminas de acero aisladas. Estas láminas de acero se apilan juntas para formar los componentes del transformador. El propósito de estas láminas delgadas es reducir la pérdida de energía debido a la formación de corrientes de Foucault. Los devanados de baja tensión suelen estar cerca del núcleo.
Se producen varios tipos de pérdidas de energía durante la transferencia de energía desde el devanado primario hasta el secundario. Todas estas pérdidas de energía se disipan como calor, por lo que generalmente el transformador se sumerge en un aceite de enfriamiento para disipar el calor. El aceite disipa el calor a través de la convección natural. El aceite en el tanque se expande a medida que absorbe el calor. Un tanque conservador ayuda a acomodar este cambio de volumen.
Para obtener más información sobre los diferentes tipos de núcleos y bobinados de transformadores, por favor revise nuestros otros contenidos. ¡Gracias!
