¿Qué es un transformador?
Los transformadores son elementos eléctricos cruciales para la distribución y el aprovechamiento doméstico de la energía eléctrica. Los transformadores aumentan o disminuyen la tensión de una corriente alterna, pero teóricamente no cambian su potencia.
¿Qué elementos componen un transformador?
- Núcleo: es el centro del transformador. En él circula el campo electromagnético producido por los devanados y su función es mantener ese flujo magnético contenido para evitar las pérdidas producidas por las corrientes de Foucault.
Normalmente está hecho de láminas de metal apiladas, pero según el tipo de transformador, puede estar hecho de distintos materiales y con distintas formas; por ejemplo: acorazado, en columnas, toroidal, etc. Algunos transformadores especiales pueden no tener núcleo; a estos se les conoce como transformadores sin núcleo o de núcleo de aire. - Bobinas: normalmente están compuestas por hilos de cobre enrollados alrededor del núcleo. Son las que producen el cambio de voltaje. El número de vueltas (espiras) de cada bobina tiene relación directa con el voltaje; mientras más espiras, más voltaje.
Un transformador tiene, por lo menos, dos bobinas: una primaria, por donde entra la corriente, conocida como devanado primario; y una secundaria, por donde sale la corriente, conocida como devanado secundario. La cantidad de espiras de la bobina primaria corresponde al voltaje de entrada, y la cantidad de espiras de la bobina secundaria corresponde al voltaje de salida del transformador.
Normalmente, los devanados se encuentran enrollados uno encima del otro —el de mayor tensión sobre el de menor tensión— para aprovechar mejor el campo magnético y evitar pérdidas. Los transformadores trifásicos tienen tres bobinas para el devanado primario y tres bobinas para el devanado secundario. También se puede entender que el transformador trifásico está compuesto por tres transformadores monofásicos, uno para cada fase, cuyos campos electromagnéticos no interfieren entre sí. - Aislantes: los elementos de un transformador (núcleo, devanado primario y devanado secundario, y cada espira) se encuentran separados entre sí por un aislante, debido a que cada uno de ellos tiene tensiones diferentes.
En transformadores de alta tensión, suele utilizarse una capa de papel impregnada en aceite mineral para aislar el núcleo de los devanados y los devanados entre sí. Por su parte, las espiras consecutivas suelen estar aisladas por una delgada capa de laca de cobre. Las espiras no consecutivas pueden estar aisladas entre sí por laca o papel, según sea necesario.
Dependiendo de las características específicas y las funciones de los transformadores, estos pueden tener más componentes; por ejemplo:
- Tablero de control.
- Diversos tipos de relés, elementos mecánicos o electrónicos de protección de los transformadores para distintos tipos de desequilibrios.
- Depósito de expansión, para contener el aumento de volumen de los elementos líquidos en los transformadores de baño de aceite.
¿Qué es un transformador ideal y por qué no existe?
Un transformador ideal es siempre un transformador teórico. Cuando se diseña un transformador, en este no existen pérdidas de ningún tipo; sin embargo, en la práctica, es imposible construir un transformador así: los transformadores reales siempre tienen pérdidas.
Uno de los fenómenos que intervienen en la pérdida de energía de los transformadores son las corrientes de Foucault: corrientes parásitas que aparecen en campos electromagnéticos variables creando electroimanes que se oponen al efecto del campo magnético.
A pesar de que sea imposible de construir, el transformador ideal es útil para comprender el funcionamiento del transformador real.
¿Para qué se utiliza un transformador?
A niveles macro, un transformador permite transportar energía eléctrica minimizando las pérdidas. Al utilizar cables de alta tensión para los grandes recorridos, las pérdidas de energía que se producen son mínimas. Gracias a los transformadores, la corriente eléctrica cambia su voltaje cerca del punto de llegada y consumo en lugar de tener que hacerlo en el punto de generación o almacenamiento.
A niveles domésticos, el transformador está muy presente. La mayoría de los aparatos que se utilizan en la vida cotidiana funcionan con una tensión inferior a la que se obtiene de la toma de corriente. Casi todos los electrodomésticos incorporan en sus cables, o en su interior, transformadores de corriente que les permiten funcionar, aunque la corriente de alimentación sea superior a sus requerimientos.
