Transformador son dispositivos esenciales en el mundo de la electricidad, ya que utilizan la inducción electromagnética para transferir energía entre circuitos. Su función principal es ajustar los niveles de tensión alterna -aumentándolos o disminuyéndolos- manteniendo constante la frecuencia de la corriente. Esta transferencia de energía se produce sin ninguna conexión conductora directa entre los circuitos, gracias a Ley de inducción de Faraday. Este principio explica cómo un campo magnético puede inducir fuerza electromotriz (CEM) en un circuito eléctrico.
Los transformadores eléctricos desempeñan un papel crucial en la transferencia de energía de un circuito a otro sin cambiar la frecuencia. Modifican los niveles de tensión, lo que afecta inversamente a la corriente eléctrica. El funcionamiento de los transformadores se basa en principios electromagnéticos y de inducción mutua.
El transformador se inventó en 1884 en Inglaterra, marcando un hito importante en la utilización de la corriente alterna. Se utilizó por primera vez en la central eléctrica de vapor de Roma-Cerchi en 1886, permitiendo la generación y transmisión de alta tensión (de 1.400 a 2.000 voltios), que luego podía reducirse a niveles más seguros para uso residencial y comercial.
Aunque el diseño fundamental permanece inalterado, los modernos sirven para diversas aplicaciones. Los grandes transformadores de las centrales eléctricas facilitan la transmisión de alta tensión, minimizando la pérdida de potencia por calor. Los transformadores de señal y audio, por ejemplo, adaptan la salida del micrófono a la entrada del amplificador. Los de medida convierten la potencia de la línea principal en tensiones más bajas para una medición segura, mientras que los transformadores de impulsos transmiten señales digitales en dispositivos electrónicos.
Un transformador básico consta de tres componentes: el núcleo magnético, el devanado primario y el devanado secundario. El devanado primario se conecta a una fuente de corriente alterna, generando un campo magnético alterno que induce CEM en el devanado secundario. Cuando este circuito secundario está cerrado, circula por él corriente alterna. Ambos devanados comparten un núcleo magnético de chapas de acero laminado, que proporciona una trayectoria de baja reluctancia para el campo magnético. La relación de tensión entre la salida y la entrada corresponde a la relación de vueltas de los bobinados: menos vueltas en el bobinado secundario dan lugar a un escalón descendente, mientras que más vueltas crean un escalón ascendente.
Los transformadores cumplen la ley de conservación de la energía: la energía no puede desaparecer, sólo cambiar de forma. No generan electricidad, sino que ajustan su intensidad mediante inducción electromagnética. Enrollando cables con bucles variables alrededor de un núcleo, se puede aumentar o disminuir la tensión entre circuitos.
Mientras que los transformadores monofásicos tienen un devanado primario y otro secundario, los trifásicos presentan tres juegos de devanados. Son esenciales para alimentar cargas industriales y generar energía trifásica.
Transformers transfieren energía eléctrica entre circuitos mediante inducción electromagnética, principalmente subiendo o bajando tensiones para una transmisión eficaz a larga distancia y tensiones de aplicación apropiadas.Los fallos pueden producirse por sobrecarga, sobretensión, cortocircuito, envejecimiento de los componentes, mantenimiento inadecuado, defectos de fabricación o influencias ambientales. La sobrecarga provoca sobrecalentamiento; las sobretensiones pueden dañar los componentes; los cortocircuitos aumentan el flujo de corriente perjudicial; el envejecimiento degrada los materiales; un mantenimiento inadecuado agrava el desgaste; los defectos pueden provocar fallos prematuros.
Los transformadores son cruciales para ajustar las tensiones/corrientes de los circuitos de CA en todas las industrias:
