Tipos de transformador
Existe una variedad de tipos de transformador para diferentes aplicaciones. A pesar de sus diferencias en el diseño, emplean el mismo principio básico descubierto en 1831 por Michael Faraday y comparten varias partes funcionales importantes.
Son empleados por empresas de generación eléctrica en las subestaciones de la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilización. La mayoría de los dispositivos electrónicos en hogares hacen uso de transformadores reductores conectados a un circuito rectificador de onda completa para producir el nivel de tensión de corriente directa que necesitan. Este es el caso de las fuentes de alimentación de equipos de audio, video y computación.
Los transformadores variables, también llamados "variacs", proporcionan un método simple y eficaz para controlar el voltaje, la corriente y la potencia de un sistema eléctrico. El transformador variable utiliza el voltaje de la línea del servicio público y proporciona un voltaje de salida ajustable. Este ajuste se realiza de manera manual o motorizada y de manera interna en el transformador variable se desplaza un cepillo de carbón grafito sobre cada una de las espiras internas del bobinado del transformador lo que permite un ajuste fino del voltaje de salida.
Aplicaciones de Transformadores Variables
Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1 entre las tensiones del primario y secundario. En el que al estar los dos circuitos separados permite proteger contra contactos indirectos. Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la tensión de red y también para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, en equipos de electromedicina y donde se necesitan tensiones flotantes.
Aplicaciones
Los transformadores de aislamiento se usan principalmente para proteger a las personas frente a choques eléctricos y como fuente de energía para equipos sensibles (computadores, equipos médicos, equipos de laboratorio, etcétera). Se usan para aislar la máquina o equipo del resto de la instalación eléctrica, para evitar pérdidas de potencia en el caso de fallo de aislamiento.
Como no hay trayectoria de retorno a la fuente (el devanado secundario del transformador), en el evento de un fallo, no habrá corriente de fallo y ningún dispositivo de protección cortará el suministro. Aparte de ser perjudicial para las personas tocar las partes conductoras, el primer fallo no causará peligro pero tampoco cortará la alimentación. Aparte de ser perjudicial para las personas tocando las partes conductivas, un primer fallo no causará peligro pero tampoco cortará la alimentación otra aplicación del transformador de aislamiento es crear un punto de estrella en las redes que no tienen tales puntos.
Tipos
Transformador de aislamiento monofásico.
El transformador de aislamiento monofásico lleva instalada una pantalla entre el bobinado primario secundario, que está conectada a un terminal aislado. Las escuadras de montajes están aisladas del núcleo del transformador. Los transformadores tienen una potencia nominal de 3,15… 10KVA, tienen sensores de temperatura incorporada, cuentan con un bajo nivel de ruido, poseen una gran capacidad de carga, marca VDE ENEC.
Transformador de aislamiento trifásico.
El transformador de aislamiento trifásico lleva instalada una pantalla entre el bobinado primario y secundario, que está conectada a un terminal aislado. Las escuadras de montaje están aisladas del núcleo del transformador. Los transformadores de aislamiento trifásico cuentan con potencia nominal 3,15… 10 KVA y sensores de temperatura incorporado.
Ventajas del transformador de aislamiento
Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible térmico que corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que este se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos fusibles, no suelen ser reemplazables cuando se encuentran alojados en el interior de los devanados.
Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción) destinado a funcionar en régimen de pulsos. Su principal aplicación es transferir impulsos de mando sobre elementos de control de potencia como SCR, triacs, etc. logrando un aislamiento galvánico entre las etapas de mando y potencia.
Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Suelen ser pequeños y económicos. Además, suele proporcionar otras tensiones para el tubo (foco, filamento, etc.). Además de poseer una respuesta en frecuencia más alta que muchos transformadores, tiene la característica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados secundarios.
El transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés) es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. El transformador posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de un tubo. La bobina central es el devanado primario y las externas son los secundarios. Un centro ferromagnético de forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se desliza con respecto al eje del tubo.
Los LVDT son usados para la realimentación de posición en servomecanismos y para la medición automática en herramientas y muchos otros usos industriales y científicos.
Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo dividido porque está formado por varios diodos más pequeños repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo tan solo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicador.
Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión (tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces.
Si se coloca en el secundario una impedancia de valor Z, y llamamos n a la relación de transformación, como y , la impedancia vista desde el primario será . Así, hemos conseguido transformar una impedancia de valor Z en otra de . Colocando el transformador al revés, lo que hacemos es elevar la impedancia en un factor .
Es un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensión en el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensión en el secundario quedan limitadas. Tenía una labor de protección de los equipos frente a fluctuaciones de la red. Este tipo de transformador ha caído en desuso con el desarrollo de los reguladores de tensión electrónicos, debido a su volumen, peso, precio y baja eficiencia energética.
Es un transformador que funciona como una híbrida. De aplicación en los teléfonos, tarjetas de red, etc.
Es muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La línea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario del transformador.
Está compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente su tamaño. También pueden formar parte de circuitos más complejos que mantienen la tensión de salida en un valor prefijado sin importar la variación en la entrada, llamados fuente conmutada.
Son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para comunicaciones, medidas y control.
Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relés.
El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220 V a 125 V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y el secundario.
Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunos convertidores de tensión para alimentar las lámparas fluorescentes de los monitores de led y TFT usados en computación y en televisión.