6. TRANSFORMADORES
TRANSFORMADORES
La energía se transmite a
grandes distancias por líneas de transmisión. Es preferible reducir al mínimo
las pérdidas I2R (corriente y resistencia eléctrica = efecto
Joule) en ellas. Como la resistencia de
una línea es fija, la reducción de las pérdidas I2R equivale a
reducir la corriente. Sin embargo, la potencia que sale de un transformador está
determinada por las salidas de corriente y voltaje (P = VI).
Con la inducción
electromagnética es posible reducir las pérdidas aumentando el voltaje y al
mismo tiempo, reduciendo la corriente que pasa por ellos, de tal forma que la
potencia suministrada no cambie. Esto se logra con un dispositivo llamado
transformador.
Un transformador es un
dispositivo cuya finalidad es aumentar o disminuir una fem, exclusivamente de
corriente alterna, un transformador sencillo consiste en dos bobinas de alambre
(principal o primario y secundario) devanadas en el mismo núcleo de hierro.
Cuando se aplica un voltaje de
corriente alterna (ca) a la bobina de entrada o primaria, la corriente alterna
produce un flujo magnético alterno que se concentra en el núcleo de hierro, el
mismo flujo cambiante pasa también por la bobina de salida o secundaria
induciendo en esta un voltaje y una corriente alterna.
Nota: En el diseño de
transformadores se acostumbra llamar “voltajes” a las fem.
La razón entre el voltaje
inducido en la bobina secundaria y el voltaje en la bobina primaria depende de
la relación entre las cantidades de vueltas en una y otra. Según la ley de
Faraday, el voltaje inducido en la bobina secundaria es:
Donde:
VP = Voltaje en el
primario en Volts
VS = Voltaje en el
secundario en Volts
NP = Número de
vueltas en la bobina primaria
NS = Número de
vueltas en la bobina secundaria
IP =Corriente
eléctrica en el primario en Ampere
IS = Corriente
eléctrica en el secundario en Ampere
Nota: Si la bobina secundaria
tiene más vueltas que la bobina primaria, el voltaje sube (transformador de
subida). Si la bobina secundaria tiene menos vueltas que la bobina primaria, se
tiene un transformador de bajada.
Un transformador ideal es
aquel que la potencia de entrada es igual a la potencia de salida. Un
transformador bien diseñado puede tener una eficiencia mayor del 95%.
El rendimiento de un
transformador se define como la razón de la potencia de salida respecto a la
potencia de entrada.
