Qué es un transformador, tipos y funcionamiento

En este artículo vamos a ver qué es exactamente un transformador eléctrico, en qué consiste, los tipos que hay, su principio de funcionamiento, para qué sirve,…, es decir, una guía completa con todo lo que debes de saber acerca de este componente que es muy importante en nuestras vidas aunque muchos no lo sepan.

Nota: en el artículo vamos a hablar del transformador monofásico (el más simple) para entender qué es un transformador, sin embargo, citar que también están los transformadores trifásicos que podríamos considerarlos como la unión de tres sistemas monofásicos.

ℹ Qué es un transformador

Un transformador o trafo es básicamente un dispositivo electro-magnético estático, constituido por dos arrollamientos o bobinas, que funciona según el principio de la ley de inducción de Faraday.

Qué es un transformador

El transformador es capaz de modificar, sin variar la frecuencia, los componentes de la energía eléctrica alterna de la entrada (voltaje y corriente) a otros distintos en la salida.

Esto es posible gracias a la inducción mutua, es decir, el proceso por el cual una bobina de alambre induce magnéticamente un voltaje en otra bobina situada muy cerca de ella.

Idealmente se supone que la potencia de entrada es igual a la de salida, sin embargo, los trafos reales presentan pequeñas pérdidas, dependiendo de factores tales como su diseño o su tamaño.

🔎 Partes

Sin entrar en detalles podemos decir que un transformador está formado por los siguientes elementos:

  • Bornes de entrada y salida: estos son los puntos de conexión del circuito de entrada y el de salida con el transformador.
  • Núcleo de chapas magnéticas: este es el encargado de que el flujo magnético generado se mantenga dentro del transformador, evitando que se disperse por el aire lo cual provocaría pérdidas y reduciría la eficiencia del proceso. Se establece una configuración por láminas (o chapas) para evitar la aparición de corrientes de Foucault, ya que favorecen las pérdidas.
  • Bobinados primario y secundario: están formados por conductores de cobre en forma de hilos redondos o rectangulares. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del devanado primario, se desarrolla un campo magnético que induce una tensión en el devanado secundario.

Partes de un transformador

⚙ Funcionamiento

Como dijimos anteriormente, el principio de funcionamiento de un transformador se basa en el fenómeno de la inductancia magnética entre dos circuitos.

Funcionamiento del transformador

Recordemos que un transformador eléctrico tiene un devanado primario y uno secundario. Al conectar el bobinado primario a una fuente de tensión alterna, se produce una inducción de flujo magnético en el núcleo de hierro.

En un transformador ideal el 100% del flujo es recogido por el bobinado secundario, sin embargo, en la realidad una pequeña parte de este flujo se pierde. Si el segundo circuito está cerrado, por el principio de inducción magnética se generará una tensión inducida en él.

Si suponemos que se trata de un transformador ideal, esta tensión inducida dependerá únicamente de la relación existente entre el número de espiras o vueltas del bobinado primario (n1) y del secundario (n2), además de la tensión de entrada en el bobinado primario. Esta relación se conoce como “Relación de transformación“.

La fórmula sería la siguiente:

m = n1 / n2 = V1 / V2

Si conocemos la relación entre el número de vueltas del bobinado primario y del secundario, podremos conocer la relación de transformación (m).

Ejemplo

Vamos a suponer que trabajamos con un transformador ideal y que el devanado primario está formado por 2000 vueltas de hilo de cobre, mientras que el secundario está por 1000. En el circuito primario hay 220V y 3A. En base a ello tenemos que:

m = 2000 / 1000

m = 2

Esto significa que en el secundario habrá la mitad de voltaje, es decir, 110V. Esta relación se representa, en este caso, como 2:1.

Por otro lado, recordemos que no hay pérdida de potencia entre el primario y el secundario, por tanto la corriente en el secundario sería:

P1 = P2

V1 * I1 = V2 * I2

I2 = (V1 * I1) / V2 = m * I1 = 2 * 3

I2 = 6A

Aquí se puede comprobar que la corriente aumenta si disminuye la tensión y disminuye si aumenta la tensión en la misma proporción.

Un transformador es empleado principalmente para aumentar o disminuir en el bobinado secundario la tensión del bobinado primario.

Cuando se utiliza un transformador para aumentar la tensión se denomina transformador elevador, mientras que si es para disminuir el voltaje se denomina transformador reductor.

También existe la posibilidad de que haya el mismo voltaje en el devanado secundario que en el primario. Este tipo de transformador se conoce como transformador de aislamiento y como bien dice el nombre se utiliza para aislar eléctricamente dos circuitos.

Como dato adicional, el transformador lo podemos representar por los siguientes símbolos:

Simbolo del Transformador

📌 Tipos de transformadores

En este caso podemos clasificar los transformadores de diversas formas:

Por fabricación

  • Húmedo: enfriado en aceite.
  • Seco: enfriado por la acción del aire.

Por devanados

  • Elevador: aumenta el voltaje.
  • Reductor: disminuye el voltaje.
  • Aislamiento: mantiene el voltaje y aísla eléctricamente los circuitos.

Por clase

  • Baja Tensión (BT): < 1 kV
  • Media Tensión (MT): desde 1 kV hasta 25 kV
  • Alta Tensión (AT): > 25 kV

En función de la tensión que soporta el bobinado primario.

Por diseño y funcionalidad

  • Aislamiento: mantiene el voltaje y aísla eléctricamente los circuitos.
  • Alimentación: proporciona las tensiones necesarias para que funcione un dispositivo.
  • Pulsos: se encarga de transmitir impulsos sobre elementos de control de potencia como SCR, triacs,…
  • Flyback o de línea: se trata de un caso concreto de transformador de pulsos.
  • Con diodo dividido: es un tipo de transformador de línea que posee un diodo rectificador que permite proporcionar tensión continua.
  • Variable: conocido también como “variac”, proporciona una tensión de salida variable ajustable.
  • Impedancia: es usado para adaptar antenas y líneas de transmisión como teléfonos, por ejemplo.

✅ Para qué sirve

Algunas de las aplicaciones más importantes de los transformadores son:

  • Distribución de electricidad: abastecer de electricidad a la totalidad de la población es una tarea que requiere el uso de cables, sin embargo, estos cables tienen una cierta resistencia que puede provocar pérdidas de energía por efecto Joule a una velocidad igual al cuadrado de la corriente (I²*R). Si recordamos, al elevar la tensión en un transformador la corriente disminuye, por este motivo se trabaja a Alta Tensión (AT) para transportar la electricidad a grandes distancias. Ya en un núcleo poblacional, la tensión es reducida nuevamente hasta alcanzar la Baja Tensión (BT), desde donde es distribuida a hogares, establecimientos, fábricas,…
  • Dispositivos electrónicos: la mayoría de los aparatos electrónicos funcionan a una tensión inferior a la suministrada por la red. Por este motivo son usados para disminuir la tensión de suministro a un nivel adecuado.
  • Aislamiento: un trafo permite aislar eléctricamente al usuario de hacer contacto con la tensión de alimentación.
  • Máquina de soldadura: en un dispositivo como el soldador, el transformador es un elemento de vital importancia puesto que puede elevar la corriente a valores muy altos.

Son muchas más las funciones que tienen los trafos, pero sólo queríamos recoger las más cotidianas.

🛠 Cómo hacer un transformador eléctrico

Si quieres realizar tu propio transformador casero, te dejamos el siguiente vídeo de nuestros compañeros de Youtube “Ampletos”, donde te explican paso a paso como hacerlo.

Y después de esto, ¿qué crees que pasaría si no existieran los transformadores? Ya ves que son un elemento esencial en nuestro día a día.

Qué es un transformador, tipos y funcionamiento
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Víctor González

Ingeniero Técnico en Electrónica Industrial y Automática. Gran interesado en el mundo tecnológico, el marketing digital y el SEO. Piensa 3D me ha permitido unir mis dos principales pasiones: la electrónica y la creación de proyectos online.

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