El transformador eléctrico es un elemento muy utilizado, tanto a nivel industrial como a nivel comercial y doméstico. Gracias al transformador se pudieron mejorar las condiciones del transporte de energía eléctrica a grandes distancias.

Como dato curioso, el primer transformador eléctrico fue construido por el gran Michael Faraday, en el año 1831. Los elementos que usó para esto fueron dos bobinas enrolladas, una sobre la otra. Con el pasar de los años, varios científicos llevaron a cabo experimentos con distintas versiones de este primer transformador inventado por Faraday.

Entonces, ¿Qué es un transformador eléctrico?

Un transformador eléctrico básicamente es un dispositivo utilizado para aumentar o disminuir alguna función de la corriente (como el voltaje o la intensidad) de un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia y la potencia; también se puede usar para aislar eléctricamente un circuito. Está compuesto de dos embobinados independientes (devanados) en un núcleo de aire o material electromagnético.

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¿Cómo está compuesto el transformador eléctrico?

Un transformador eléctrico está estructurado por diferentes elementos, entre los que podemos destacar como principales: el núcleo y los devanadores.

El núcleo de los transformadores está formado por chapas de acero al silicio aisladas entre ellas. Están conformados por dos partes principales: las columnas, que es la parte donde se montan los devanados, y las culatas, que es la parte donde se realiza la unión entre las columnas. El núcleo se utiliza para conducir el flujo magnético, ya que es un gran conductor.

El devanado consiste en un hilo de cobre enrollado a través del núcleo en uno de sus extremos y recubierto por una capa aislante. Está compuesto por dos bobinas: la primaria y la secundaria. La relación de vueltas del hilo de cobre entre el devanado primario y el secundario indicará la relación de transformación. El nombre de primario y secundario es algo simbólico: por definición, donde apliquemos la tensión de entrada será el primario y donde obtengamos la tensión de salida será el secundario.

¿Cómo funciona un transformador eléctrico?

Para lograr esta transformación, convierte la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo, para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.

Esto quiere decir que, al poner una corriente alterna en el devanado primario se crea un flujo magnético en el núcleo del transformador, y, por tanto, también se crea en el devanado secundario. Así, en consecuencia, se produce un voltaje variable en el devanado secundario, el cual puede ser mayor o menor dependiendo del tipo de transformador.

TRANSFORMADOR ELÉCTRICO DE CORRIENTE

El transformador de corriente se utiliza para medir la corriente sin interrumpir a las líneas de corriente. Por lo tanto, la medición de la corriente con la ayuda de los transformadores de corriente es bastante segura.

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El transformador eléctrico de corriente puede ser conectado a distintos dispositivos. Por lo tanto, se pueden conectar las pinzas de corriente con un conector BNC a un osciloscopio para visualizar la corriente en la pantalla. También es posible adaptar todos los transformadores de corriente a multímetros.

Los transformadores de corriente flexibles son muy útiles para usar en lugares de medición de acceso difícil o si la línea tiene un diámetro demasiado grande para la aplicación de las pinzas de corriente. Se utilizan especialmente en carriles conductores o grandes paquetes de cable.

Funcionamiento de los transformadores de corriente

El transformador eléctrico de corriente está diseñado para mantener una relación precisa entre las corrientes en sus circuitos primario y secundario en un rango específico.

La corriente alterna en el devanado primario produce en el núcleo un campo magnético variante en el tiempo, que, a su vez, induce una corriente alterna en el devanado secundario.

Así, el circuito del primario no es afectado por la conexión del TC. La precisión del transformador eléctrico de corriente depende del acople que exista entre el primario y el secundario; esto garantiza que la corriente secundaria sea proporcional a la corriente primaria en un rango más amplio de corriente.

El transformador de corriente tipo ventana también es muy común, y puede tener cables de circuito que pasan por el medio de una abertura en el núcleo para proporcionar un devanado primario de una sola vuelta. Para ayudar a la precisión, el conductor primario debe estar centrado en la abertura.

Este tipo de transformador eléctrico puede fabricarse de diferentes formas y tamaños dependiendo de las necesidades del cliente final.

¿Para qué se usa el transformador de corriente?

Como ya hemos mencionado, el transformador eléctrico de corriente se usa en mayor medida para medir la corriente y monitorear la operación de la red eléctrica.

El transformador de corriente de alta tensión se instala sobre aisladores poliméricos o de porcelana para aislarlos de la tierra. Se pueden montar en las bornas de baja o alta tensión de un transformador de potencial. En algunas ocasiones, se quita una sección de la barra para instalar el transformador de corriente.

Es bastante común encontrar varios transformadores de corriente juntos. Por ejemplo, los dispositivos de protección y medida pueden usar transformadores de corriente por separado para aislar los circuitos de medida y protección, y permitir transformadores de corriente con diferentes características (clase de precisión, capacidad de carga) que requieren estos dispositivos.

Se debe tener en cuenta que, la carga conectada al transformador eléctrico de corriente no debe superar los niveles especificados por el fabricante, para evitar que la tensión del secundario no exceda los límites del transformador de corriente al que fue diseñado. Así como tampoco se debe exceder la corriente nominal del primario con el fin de que el núcleo no entre en su región no lineal y se sature.

TRANSFORMADOR ELÉCTRICO DE POTENCIAL

El transformador de potencial es un transformador eléctrico devanado especialmente con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensión. Este tipo de trasformador eléctrico tiene una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados.

Asimismo, puesto que el objetivo principal de este transformador es el muestreo de voltaje, deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los verdaderos valores. Se puede conseguir transformador de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de qué tan precisas deban ser sus lecturas para cada aplicación especial.

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Este tipo de transformador eléctrico se construye para todas las tensiones de circuitos normalizados.

Los transformadores de potencial se comportan en forma similar a un transformador eléctrico convencional de dos bobinas.

¿Cómo funciona el transformador de potencial?

La medición típica en la electricidad es la del voltaje. Así, un medidor de voltios mide el voltaje, por lo general, dentro de un rango de hasta cientos de voltios. Sin embargo, sucede que, en la industria de la energía, la transmisión de la electricidad ocurre a miles y decenas de miles de voltios, niveles tan altos que destruirían casi todos los voltímetros comunes. Entonces, el truco está en usar un transformador de potencial.

El transformador de potencial convierte voltajes de mayor a menor. De esta forma, tomará los miles de voltios detrás de los sistemas de transmisión de energía y disminuirá el voltaje a niveles que los medidores puedan manejar.

La principal característica que tiene un transformador eléctrico de potencial por encima de los regulares, es que la transformación del voltaje es constante y lineal. Esto es, por ejemplo: el primer día de operación 50.000 voltios pasan a ser 50 voltios, luego en el último día de operación ocurre lo mismo: 50.000 voltios pasan a ser 50 voltios. La linealidad establece que cuando cae el voltaje de forma lineal, luego el voltaje disminuido baja en consecuencia. El transformador de potencial hace que la medición de voltajes muy altos sea mucho más fácil.

¿En qué se diferencian el transformador eléctrico de corriente y el de potencial?

En términos generales, el transformador de corriente y el de potencial son responsables de medir si los sistemas de energía son seguros y precisos. Si bien los dos tipos de transformador eléctrico cuentan con circuitos magnéticos en el devanado primario y secundario para su operación, hay muchas diferencias en su aplicación dentro de las redes eléctricas.

Asimismo, el transformador de potencial también mide un aspecto de la fuente de alimentación, aunque se encargan de la potencia de la carga. Es importante en diferentes países donde los hogares e industrias utilizan diferentes tipos de voltajes, como 120V en electrodomésticos y 240V para las industrias y comercios.

Un transformador eléctrico de potencial medirá y reducirá los valores de alto voltaje en valores más bajos. Aunque hay algunos lugares que no los usan, por lo que no siempre se instalan en una red de distribución o subestación. Sin embargo, algunos expertos dicen que no usarlos puede presentar un peligro para aquellos que dan servicio a estos medidores.

Tanto los transformadores de corriente como los de potencia garantizan que los sistemas de medición y las subestaciones funcionen correctamente y que el voltaje y amperaje permanezca dentro de los niveles adecuados.

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