1. Conceptos iniciales

Un transformador es una máquina eléctrica estática que funciona por el efecto de la inducción magnética. Está formado por un devanado primario, al que se le aplica una fuerza electromotriz, capaz de hacer circular la corriente inductora, y por un devanado secundario, en el que se induce de forma estática una segunda fuerza electromotriz ,. Si los devanados primario y secundario son iguales, en número de espiras N y diámetro del conductor, la fuerza electromotriz del primario es idéntica a la del secundario. De esto se deduce que si el devanado secundario dispone de un nú mero de espiras diferente a las del primario, la fuerza electromotriz en sus bornes es proporcional a la relación entre dicho número des espiras.

1.1. Relación de transformación

La relación entre las espiras del primario N, y las del secundario N, se denomina relación de transformación, se representa por m y se puede calcular mediante la expresión:    m=N1/N2

PÉRDIDAS QUE HAY QUE TENER EN CUENTA

.• Reluctancia del circuito magnético.
Cuanto mayor es su valor, mayores pérdidas se producirán. Por lo tanto, una adecuada elección del tipo de material utilizado en el núcleo, disminuirá dicho efecto.

• La resistencia de los devanados

Es la resistencia que el conductor presenta al paso de la corriente.

• Pérdidas en el hierro por corriente de Foucault.
Las corrientes de Foucault producen pérdidas por exceso de calor. Así, cuanto más ancho es el material de un circuito magnético, mayores son las pérdidas debidas a este efecto. El uso de finas chapas magnéticas disminuye de forma considerable este tipo de pérdidas.

• Histéresis magnética.
La selección de materiales magnéticamente blandos per mite que el ciclo de histéresis sea lo más estrecho posible, disminuyendo de esta forma las pérdidas debidas a este efecto.

• Dispersión del flujo magnético.
se presenta, en mayor o en menor medida, en cada uno de los devanados en función de la carga, influyendo de forma negativa en el rendimiento y en la relación de transformación. Se reduce utilizando determinadas configuraciones del núcleo, como puede ser el uso del tipo acorazado. 

1.2. Terminales homólogos

Se denominan terminales homólogos u homónimos a los bornes de ambos devanados en los que el sentido de la corriente es el mismo para un instante determinado de la corriente. 

2. Clasificación

Para la clasificación de los transformadores nos fijaremos en el nivel de tensión, el número de fases de alimentación y el modo de construcción

2.1. Por el nivel de tensión

Todos los transformadores son reversibles. Esto quiere decir que si se aplica una tensión alterna a cualquiera de sus devanados, se obtiene en el devanado contrario otra tensión. Se puede decir que los transformadores pueden clasificarse como reductores o elevadores.

Los reductores

son aquellos que transforman la tensión del al primario en una tensión menor. Un ejemplo de este tipo de transformador es el utilizado en muchos electrodomésticos, que reducen la tensión de la red eléctrica de 230 V a la tensión necesaria (5, 12, 24 V) para el funcionamiento de la circuitería interna del dispositivo.

Los elevadores

tienen el efecto contrario, es decir, la tensión del secundario es de valor superior a la aplicada en el primario. Un ejemplo de este tipo de transformadores es el utilizado en las líneas de distribución para facilitar el transporte de la energía, ya que a mayor tensión, menor es la sección de los conductores eléctricos utilizados.

Relación entre las corrientes que circulan por ambos devanados  M=V1/V2=I2/I1

2.2. Por el número de fases de alimentación

Los transformadores monofásicos están constituidos por un devanado primario y otro secundario.En ocasiones, uno o los dos devanados de este tipo de trasformador pueden disponer de un sistema de conexión multitoma, que permite trabajar con diferentes valores de tensión.

Trifásicos

Están constituidos por tres grupos de bobinas, uno por cada devanado, pudiéndose conectar entre ellas de diferentes formas (estrella, triángulo o zig-zag). Se alimentan mediante un sistema trifásico de corriente alterna, por tanto, en el secundario también se obtendrá un sistema similar proporcional al primero en función de la relación de transformación 

Transformadores monofásicos de columnas

Ambos devanados están montados en diferentes columnas del núcleo

Transformadores monofásicos acorazados

Consiste en utilizar un núcleo cerrado de tres columnas, en el que la del centro es el doble de ancha que las laterales. En este caso, ambos devanados (primario y secundario), se encuentran bobinados en la columna central.

Transformadores trifásicos de tres columnas

En este caso el núcleo está formado por tres columnas de igual tamaño. En cada una de ellas se disponen las bobinas del primario y secundario, correspondientes a una de las fases

Transformadores trifásicos de cinco columnas

En las columnas centrales se alojan os devanados, dejando sin bobinas las de los extremos. Con esta configuración se consigue una menor sección en la culata y una reducción del campo de dispersión.

Transformadores trifásicos acorazados

Se utilizan especialmente en trasformadores de muy alta potencia para centrales y centros de transformación. 

Transformador toroidal

El núcleo magnético tiene forma de disco o toroide. Presenta numerosas ventajas frente a los acorazados, siendo algunas de ellas las siguientes: mejor rendimiento, bajo ruido, menor calentamiento debido a corrientes de Foucault y tamaño mucho más reducido. Sin embargo, su construcción es más compleja y costosa que los de columnas.

Autotransformador

Unautotransformador es un transformador formado por un solo devanado, el cual dispone de bornes para el primario y para el secundario, teniendo ambos una toma común. El devanado de mayor número de espiras (N;) es el destinado a la tensión mayor. El que utiliza la toma intermedia y, por tanto, el de menor número de espiras (N,) es el destinado a la tensión menor. El autotransformador presenta numerosas ventajas respecto a un transformador con dos devanados, ya que permite utilizar un conductor de menor diámetro, reducir el número de espiras y utilizar un núcleo de hierro de menor sección. Esto hace que el tamaño y el calentamiento sean menores y su coste de fabricación es mas bajo. Una carácterística funcional del autotransformador es la posibilidad de regular tensión.  

3. Materiales constructivos de los transformadores

• En el circuito eléctrico: hilo esmaltado, carretes para alojar devanados y aislante de diferentes tipos (laminados, tubos flexibles, etc.).

• En el circuito magnético: la chapa que lo constituye

La chapa magnética es el elemento con el que se construye el núcleo del transformador. En él se producen el mayor número de pérdidas (denominadas pérdidas en el hierro Pe), por lo que una buena elección de los materiales es transcendental para optimizar el funcionamiento.

Dos son los efectos que hay que amortiguar para reducir dichas pérdidas:

• corrientes parásitas o de Foucault,

• ciclo de histéresis.

Para evitar los efectos de las corrientes parásitas o de Foucault, el núcleo se constituye apilando finas chapas magnéticas (entre 0,3 y 0,5 mm) debidamente aisladas por ambas caras.

PAso1.Sn=√S=

PAso2. N espiras=10 ⁸ /4.44xFx10⁴ xSn.

PASO3. N1