Transformadores Monofásicos
Figura 1: Transformador monofásico
Un transformador es un componente pasivo que transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro(s) circuitos. Los transformadores monofásicos pueden aumentar o disminuir la tensión alterna. Los transformadores tienen una amplia variedad de usos y pueden clasificarse en función de su utilización. Este artículo analiza la definición, construcción, ventajas, desventajas y aplicaciones de los transformadores monofásicos.
Índice de contenidos
- Tipos de transformadores en función de la red eléctrica
- Transformadores monofásicos frente a trifásicos
- Ley de inducción electromagnética de Faraday
- ¿Qué es un transformador monofásico?
- Trabajar en
- Construcción
- Aplicaciones
- Ventajas
- Desventajas
- FAQs
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Tipos de transformadores en función de la red eléctrica
Según la red eléctrica utilizada, los transformadores se clasifican en;
- Transformadores monofásicos
- Transformadores Trifásicos
Un transformador monofásico (figura 2 etiquetada como A) funciona con una fuente de alimentación monofásica y contiene un único devanado en los lados primario y secundario. Un transformador trifásico funciona con una alimentación trifásica, y tanto el primario como el secundario tienen tres juegos de arrollamientos. Lea nuestro artículo sobre transformadores trifásicos para obtener más información sobre la construcción y los diagramas de cableado de un transformador trifásico.
En la mayoría de los casos, los transformadores monofásicos ocupan menos espacio que otros transformadores. También es fácil transportar los transformadores monofásicos en comparación con los trifásicos. Sin embargo, utilizar un transformador trifásico es más eficiente que tres transformadores monofásicos.
Figura 2: Monofásico (izquierda) con devanados primario (A) y secundario (B) y el núcleo magnético (C)
Transformadores monofásicos frente a trifásicos
- La alimentación en un transformador monofásico se realiza a través de un conductor, mientras que en los transformadores trifásicos la alimentación se realiza a través de tres conductores.
- Un transformador monofásico requiere dos cables para completar el circuito, mientras que un transformador trifásico requiere cuatro cables para completar el circuito.
- Si un transformador monofásico transporta 230V, un transformador trifásico transporta 415V.
- Un transformador monofásico utiliza una red sencilla, mientras que un transformador trifásico utiliza una red complicada.
- En los transformadores monofásicos se produce un fallo de alimentación, mientras que en los trifásicos no hay fallo de alimentación. Las vibraciones se reducen considerablemente en los motores trifásicos, ya que la potencia se distribuye uniformemente a lo largo del ciclo.
- Los transformadores monofásicos se utilizan para los electrodomésticos, mientras que los trifásicos hacen funcionar una carga pesada.
Ley de inducción electromagnética de Faraday
La Ley de Faraday del electromagnetismo predice cómo un campo magnético interactuará con un circuito para producir una fuerza electromotriz. La Ley de Faraday consiste en:
- La primera ley de inducción electromagnética de Faraday establece que siempre que un conductor se encuentra en un campo magnético variable, se produce una fuerza electromotriz (FEM).
- La segunda ley de Faraday de la inducción electromagnética establece que la fuerza electromotriz inducida es igual a la tasa de cambio del flujo magnético.
¿Qué es un transformador monofásico?
Un transformador monofásico funciona con energía monofásica y tiene dos partes: la magnética y la eléctrica. La parte magnética del transformador consiste en un núcleo de hierro magnético, mientras que la parte eléctrica está formada por un transformador de cobre. Lea nuestro artículo sobre transformadores eléctricos para obtener más información sobre la construcción de un transformador.
Sólo la corriente alterna hace funcionar el transformador porque la corriente continua no crea un campo electromagnético. Un transformador no tiene partes móviles; por lo tanto, no hay fricción mecánica al funcionar un transformador monofásico. Por lo tanto, hay pocas pérdidas de energía cuando se utiliza un transformador monofásico, lo que hace que el transformador monofásico sea muy eficiente.
Cuando el devanado primario de un transformador encuentra una corriente alterna, genera un campo electromagnético alterno. Una parte del campo magnético generado se enlaza con el devanado secundario por inducción mutua, produciendo una corriente eléctrica. La tensión se induce en los devanados secundarios con la misma frecuencia que los primarios. La Ley de Faraday puede determinar el valor de la tensión inducida.
Trabajar en
Un transformador monofásico funciona según el principio de la inductancia mutua. Los devanados primarios se conectan a una corriente alterna que suministra energía a la bobina, la cual crea un campo magnético. El proceso de formación del campo magnético se conoce como inductancia mutua, y la corriente fluye a través de la bobina según la Ley de Faraday.
El campo magnético creado aumenta cuando aumenta la corriente que circula por la bobina, construyendo líneas de fuerza magnéticas. Las líneas de fuerza magnéticas forman el flujo magnético, y el devanado secundario enlaza el sistema con el flujo magnético.
La relación de vueltas entre los devanados primario y secundario determinará la intensidad del campo magnético generado. Un aumento de la corriente conlleva un aumento del flujo magnético: son directamente proporcionales. El flujo magnético que fluye en el núcleo induce una tensión en el devanado secundario. El valor de la tensión inducida puede determinarse mediante la Ley de Faraday.
Construcción
El transformador monofásico tiene un devanado primario y otro secundario. Los devanados se colocan en un núcleo magnético construido con láminas de acero al silicio. El propósito del núcleo magnético es proporcionar un camino para el flujo magnético. El acero al silicio reduce las pérdidas por histéresis, mientras que las laminaciones reducen las pérdidas por corrientes de Foucault (corriente eléctrica localizada inducida en un conductor debido a la variación del campo magnético).
Las láminas son láminas finas que se unen para formar el núcleo. El revestimiento aislante de esmalte aísla las láminas entre sí. Según su construcción, los transformadores monofásicos pueden ser de núcleo o de carcasa.
Transformador de núcleo
El transformador tiene dos patas verticales (extremidades) y dos secciones horizontales (yugos) en la corriente magnética. La mitad de los devanados primario y secundario se colocan en cada extremidad para minimizar el efecto del flujo de fuga. Los dos devanados forman un devanado cilíndrico (Figura 3 A)
Transformador tipo concha
El transformador tiene tres miembros en un circuito magnético. Los devanados están en el miembro central, y los otros miembros completan la trayectoria del flujo de baja reluctancia (Figura 3 etiquetada B). Los devanados primario y secundario tienen dos subdivisiones: la sección de baja tensión y la de alta tensión.
Figura 3: Transformadores de núcleo (A) y de carcasa (B)
Aplicaciones
El transformador monofásico se utiliza principalmente en aparatos de baja tensión como electrodomésticos. Algunas de las aplicaciones de un transformador monofásico son:
- Disminución de la tensión en la distribución de energía localizada
- Regulación de la tensión en los televisores
- Se utiliza en dispositivos de iluminación y calefacción
- Se utiliza en zonas donde la demanda de electricidad es baja, como las zonas rurales
- Aumento de la tensión en los inversores domésticos
Ventajas
- El sistema es fiable y la continuidad del servicio está garantizada cuando los transformadores se conectan en paralelo.
- Los transformadores funcionan en paralelo, lo que reduce la posibilidad de sobrecarga.
- El transformador puede encenderse o apagarse en función de la demanda de carga.
Desventajas
- Su mantenimiento es costoso.
- Requiere mucho espacio de instalación.
- Existe la posibilidad de que se produzcan fallos cuando los transformadores se conectan en paralelo.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos tipos de transformadores hay?
Tres tipos principales: de condensador, electromagnético y óptico
¿Qué significa un transformador monofásico?
Un transformador monofásico es un tipo de transformador que funciona con energía monofásica. Un transformador monofásico tiene dos partes: el transformador magnético y las partes eléctricas.
¿Qué tipo de alimentación utilizan los hogares?
Los hogares utilizan una fuente de alimentación monofásica.
¿Cómo se cablean los transformadores monofásicos?
Los transformadores monofásicos pueden conectarse en serie o en paralelo.
¿En qué principio se basa el transformador monofásico?
Los transformadores monofásicos funcionan según el principio de la Ley de Faraday de inducción electromagnética. La Ley de Faraday es una ley del electromagnetismo que predice cómo un campo magnético interactuará con un circuito magnético para producir una fuerza electromotriz.
