Funcionamiento del transformador eléctrico
Una de
las ventajas que reporta el empleo de la corriente alterna, es la facilidad con
que se puede transmitir a grandes distancias y poder emplearla en el
funcionamiento de equipos que trabajan con diferentes valores de tensión. Se ha
comprobado que esta corriente se transporta mejor cuando tiene una tensión muy
elevada (alta tensión), por ejemplo 220 000 V y una intensidad muy baja. Pero conocemos
que los equipos eléctricos funcionan con una corriente de baja tensión o
voltaje (110 - 220 V) ¿Cómo lograr que funcionen los equipos eléctricos en
nuestros hogares si la corriente que sale de las industrias donde se genera la
electricidad es de alta tensión?
El transformador eléctrico es un dispositivo eléctrico para
se utiliza para convertir la corriente alterna de alta tensión y débil
intensidad en otra de baja tensión y gran intensidad, o viceversa. Funciona
sobre la base de la inducción electromagnética.
Definición
El equipo eléctrico que permite elevar o reducir el valor
de la tensión, se denomina transformador.
En
esencia, los transformadores consisten en dos devanados de alambre denominados
primario y secundario, que están arrollados sobre un núcleo de material
ferromagnético.
Al
enrollado al que se aplica la tensión alterna que se quiere transformar, se le
denomina "primario", y al enrollado donde se obtiene la corriente
transformada, se le denomina "secundario".
Existen
transformadores elevadores de tensión llamados también de alta y los reductores
llamados de baja.
En los transformadores elevadores, el número de vueltas del
enrollado primario es menor que el secundario, y en los reductores es, a la
inversa.
Cuando por el devanado primario fluye una corriente alterna en
el núcleo aparece un flujo magnético también variable en el tiempo, que provoca
una fuerza electromotriz (fem) inducida en cada enrollado. En el núcleo de
material ferromagnético de los transformadores se concentra el campo magnético
y el flujo de inducción magnética prácticamente existe solo en él y es igual en
cada sección. O sea, la variación del flujo magnético en cualquier espira del
enrollado primario o secundario es la misma.
ǿ1 = ǿ2
siendo ǿ el flujo magnético
Supongamos
que los devanados que conforman un transformador poseen las siguientes
características:
Número de
espiras en el primario------------N1
Número de
espiras en el secundario---------N2
Como por
la ley de Faraday sabemos que:
E1 = ǿ1 x
N1 y E2 =ǿ2 x N2 si divimos estas expresiones tenemos:
E1 /
E2 =
N1 / N2
El
significado físico de esta expresión es que la relación entre la fem en el
primario y en el secundario, es igual a la relación entre el número de espiras
de los devanados respectivos.
Según la
ley de conservación de la energía, la energía que consume el devanado
secundario es entregada por el primario, y este a su vez la adquiere de la
fuente de alimentación.
En
consecuencia, la potencia en el circuito primario es aproximadamente igual a la
potencia consumida en el secundario.
P1 = I1 x
V1 y P2 = I2 x V2
Como P1 = P2
tenemos que
V1
x I1 = V2 x I2 o
lo que es lo mismo V1 / V2 =
I2 / I1
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