¡Hola! Como proveedor de transformadores eléctricos, llevo años trabajando con estos increíbles equipos. Hoy, voy a desglosar los componentes principales de un transformador eléctrico. Es muy importante comprender estas partes, ya sea que esté en la industria o simplemente tenga curiosidad sobre cómo llega la electricidad del punto A al punto B.
Centro
Empecemos por el núcleo. El núcleo es como la columna vertebral de un transformador eléctrico. Generalmente está hecho de láminas laminadas de un tipo especial de acero, a menudo acero al silicio. ¿Por qué laminado, preguntas? Bueno, ayuda a reducir algo llamado pérdidas por corrientes parásitas. Las corrientes parásitas son básicamente pequeños bucles de corriente eléctrica que pueden formarse dentro del material del núcleo. Estas corrientes generan calor, que es energía desperdiciada. Al utilizar láminas laminadas podemos minimizar estas pérdidas y hacer que el transformador sea más eficiente.
El núcleo proporciona un camino para el flujo magnético. Cuando una corriente alterna (CA) fluye a través del devanado primario (más sobre esto más adelante), crea un campo magnético cambiante. Este campo magnético luego pasa a través del núcleo e induce un voltaje en el devanado secundario. Entonces, sin un buen núcleo, todo el proceso simplemente no funcionaría como debería.
Devanados
Los siguientes son los devanados. Hay dos tipos principales: el devanado primario y el devanado secundario. El devanado primario es el que está conectado a la fuente de voltaje de entrada. Cuando se le aplica voltaje CA, se crea un campo magnético en el núcleo. El devanado secundario, por otro lado, es de donde se toma la tensión de salida. El campo magnético creado por el devanado primario induce un voltaje en el devanado secundario mediante inducción electromagnética.
El número de vueltas de cada devanado es crucial. La relación entre el número de vueltas del devanado primario y el número de vueltas del devanado secundario determina la relación de transformación de voltaje. Por ejemplo, si el devanado primario tiene 100 vueltas y el devanado secundario tiene 200 vueltas, el voltaje de salida será el doble del voltaje de entrada (suponiendo condiciones ideales).
Los devanados suelen estar hechos de alambre de cobre o aluminio. El cobre es un gran conductor y tiene baja resistencia, lo que significa que se pierde menos energía en forma de calor. El aluminio es más ligero y económico, pero tiene una resistencia ligeramente mayor. La elección entre cobre y aluminio depende de factores como el costo, el peso y los requisitos específicos del transformador.
Aislamiento
El aislamiento es otro componente vital. Se utiliza para separar los devanados entre sí y del núcleo. Sin un aislamiento adecuado, podrían producirse cortocircuitos, que no sólo dañarían el transformador sino que también representarían un grave peligro para la seguridad.
Los materiales aislantes pueden variar. Algunos de los más comunes incluyen papel, aceite y varios tipos de polímeros. El aislamiento de papel se utiliza a menudo en combinación con aceite. El aceite no sólo proporciona aislamiento eléctrico sino que también ayuda a enfriar el transformador. Puede absorber el calor generado por los devanados y llevarlo a un radiador o sistema de refrigeración.
Los polímeros, como la resina epoxi, también se utilizan para aislamiento, especialmente en transformadores de tipo seco. Estos transformadores no utilizan aceite para refrigeración y aislamiento, lo que los hace adecuados para uso en interiores donde existe riesgo de derrames de aceite o incendios.
Tanque y sistema de enfriamiento
Para los transformadores llenos de aceite, el tanque es una parte importante. Contiene el núcleo, los devanados y el aceite aislante. El tanque suele estar hecho de acero y está diseñado para ser resistente y a prueba de fugas.
El sistema de enfriamiento es esencial para mantener el transformador a una temperatura de funcionamiento segura. En los transformadores llenos de aceite, el aceite circula a través de los devanados y el núcleo, absorbiendo calor. Luego fluye hacia un radiador o aletas de refrigeración, donde el calor se disipa al aire circundante. Algunos transformadores más grandes también pueden usar ventiladores o bombas para mejorar el proceso de enfriamiento.
Los transformadores de tipo seco utilizan diferentes métodos de enfriamiento. Dependen de la convección natural o la circulación de aire forzada para eliminar el calor. Se pueden utilizar ventiladores para soplar aire sobre los devanados y el núcleo, eliminando el calor.
Toca Cambiar
Un cambiador de tomas es un componente opcional pero útil. Permite el ajuste de la relación de vueltas del transformador. Esto es importante porque el voltaje de entrada puede variar y es posible que necesitemos ajustar el voltaje de salida en consecuencia.
Hay dos tipos principales de cambiadores de tomas: cambiadores de tomas bajo carga (OLTC) y cambiadores de tomas sin carga. Los OLTC pueden cambiar la posición de la toma mientras el transformador está en funcionamiento, lo cual es excelente para aplicaciones donde se requiere un voltaje de salida estable. Los cambiadores de tomas sin carga, como su nombre indica, necesitan que el transformador esté fuera de servicio antes de poder cambiar la toma.
Bujes
Los casquillos se utilizan para llevar las conexiones eléctricas desde el interior del transformador (los devanados) hacia el exterior. Proporcionan aislamiento eléctrico y soporte mecánico a los conductores.
Los casquillos suelen estar hechos de materiales como porcelana o materiales compuestos. Los casquillos de porcelana se utilizan desde hace mucho tiempo y son conocidos por sus buenas propiedades eléctricas y mecánicas. Los casquillos compuestos son más ligeros y resistentes a la contaminación y al vandalismo.
Diferentes tipos de transformadores
Ahora, hablemos un poco sobre los diferentes tipos de transformadores. Existen muchos tipos, cada uno con sus aplicaciones específicas. Por ejemplo,Transformador FotovoltaicoSe utiliza en sistemas de energía solar. Ayuda a aumentar o reducir el voltaje generado por los paneles solares, lo que lo hace adecuado para la conexión a la red u otras cargas eléctricas.
Transformador rectificadorSe utiliza en circuitos rectificadores. Proporciona el voltaje y la corriente adecuados para el proceso de rectificación, que convierte CA en CC.
Transformador de distribuciónes un tipo muy común. Se utiliza en el sistema de distribución eléctrica para reducir la electricidad de alto voltaje de las líneas de transmisión a un voltaje más bajo que puede usarse en hogares y negocios.
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Referencias
- "Sistemas de energía eléctrica" de Turan Gonen
- "Ingeniería de transformadores: diseño, tecnología y diagnóstico" por George Karady y James G. McCalley
