En la distribución, generación e incluso uso de energía eléctrica, generalmente es necesario cambiar el valor del voltaje eléctrico en un circuito eléctrico. Para esto, un transformador electrico, una máquina eléctrica muy común en todo tipo de instalación eléctrica, que funciona según los principios del inductor.
Por lo tanto, el objetivo de este artículo es mostrar qué es un transformador y cómo funciona, cómo calcular el voltaje en un transformador y cómo construir uno de estos dispositivos.
Indice
¿Qué es un transformador?
El transformador es un dispositivo que funciona en corriente alterna, capaz de cambiar el valor de la tensión eléctrica en un circuito por medio de dos o más bobinas acopladas en un núcleo de material ferromagnético. El transformador se basa en los principios electromagnéticos de la Ley de Faraday y la Ley de Lenz.
Simbología de transformadores
El transformador se utiliza en la distribución de energía eléctrica, para cambiar los valores de voltaje. La energía que circula a través de los postes tiene un voltaje mucho más alto que el voltaje que usamos en el hogar en los tomacorrientes. Por lo tanto, es necesario usar un transformador para cambiar el valor de este voltaje al apropiado. De esta manera, los dispositivos electrónicos también funcionan con voltajes mucho más bajos que los voltajes eléctricos que se encuentran en los enchufes. Por lo tanto, se requiere un transformador dentro de la fuente de alimentación de los dispositivos para disminuir el valor del voltaje eléctrico.
Cómo funciona el transformador
El transformador consta de dos o más bobinas enrolladas alrededor de un núcleo ferromagnético, de modo que cuando una bobina se energiza con una corriente alterna, el campo electromagnético generado por el flujo de esta corriente en la bobina induce un voltaje eléctrico en la otra bobina. Por lo tanto, una bobina actúa como entrada y la otra como salida. El núcleo sirve para acoplar las dos bobinas, es decir, para facilitar que una bobina induzca un voltaje eléctrico en la otra bobina. Por lo tanto, los transformadores funcionan según el principio de inducción electromagnética.
De esta manera, es posible controlar el valor de la tensión de salida a partir de la tensión de entrada en el transformador. Esto se hace de acuerdo con la proporción de vueltas, es decir, el número de vueltas de la bobina alrededor del núcleo, en relación con el número de vueltas de la otra bobina.
Un punto importante es que, según Leyes de Faraday es de Lenz, para inducir una corriente eléctrica en un circuito desde un campo electromagnético es necesario que el campo sea variable. Un campo electromagnético variable es generado por una corriente alterna. Por lo tanto, los transformadores solo funcionan con corriente alterna. De esta manera, un transformador no funcionará en corriente continua, la electricidad pasará a través de él como si fuera un conductor ordinario.
Un transformador puede tener dos o más bobinas, y también es común para transformadores con dos bobinas en la salida. Por lo tanto, es posible suministrar dos circuitos diferentes con un transformador, o conectar las dos bobinas en serie y duplicar su voltaje de salida.
Partes de un transformador
Un transformador común se compone de dos componentes principales:
- Núcleo – En general, está hecho con un material altamente magnetizable, ya que es él quien transmitirá la corriente de un devanado a otro;
- Devanados – Son las bobinas, hechas de alambre de cobre con una capa de barniz que sirve como aislante. Entonces, como usualmente tenemos dos devanados, uno para entrada y salida de corriente, se llaman devanado primario y devanado secundario.
Una característica del transformador es que permite aislar los circuitos conectados a los devanados. Esto no sucede con los autotransformadores, donde los devanados están en contacto entre sí. Por lo tanto, el transformador también puede funcionar como un aislante en un circuito eléctrico, para hacer que dos circuitos se comuniquen, estando completamente aislados uno del otro.
Cómo calcular el voltaje de salida en el componente
El voltaje de salida en un transformador depende del número de vueltas, es decir, vueltas del cable de devanado secundario en relación con el devanado primario.
Vea cómo los voltajes de bobinado primario y secundario se relacionan con el número de vueltas primarias y secundarias:
Dónde:
- V: Tensión eléctrica, en voltios;
- NORTE: Número de vueltas de la bobina.
Observe cómo funciona esta ecuación matemática. Si el número de vueltas en el secundario es el doble que el número de vueltas en el primario, el voltaje en el secundario será el doble del voltaje aplicado al devanado primario.