El Transformador


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Existen muchos tipos de transformadores, en este caso se utilizará un tipo de transformador monofásico, el cual está constituido por dos bobinas separadas, montadas  sobre un núcleo hecho de chapas de hierro, estas bobinas están eléctricamente aisladas; a una de las bobinas se le conoce como primario del transformador y a la otra bobina como secundario del transformador, cada bobina tiene un número determinado de vueltas de hilo de cobre.

IMPORTANTE: Al hacer pasar corriente alterna a través de una bobina, en esta aparece un campo magnético variable, cuya frecuencia será igual a la frecuencia de la corriente alterna; por otro lado, si se tiene un campo magnético variable y ha este se le acerca una bobina, en la bobina aparecerá una corriente alterna cuya frecuencia será igual a la frecuencia del campo magnético variable; es en esto en lo que se basa el funcionamiento del transformador.

Será el primario del transformador el que se conecte a la red eléctrica (220VCA, 110VCA, depende del país en el que se encuentre), una vez conectado, la corriente alterna provocará que en el primario aparezca un campo magnético variable el cual será reforzado por el núcleo de hierro, la frecuencia de este campo magnético será la misma que la de la red eléctrica(50Hz, 60Hz); será este campo magnético variable, el que provoque que en el secundario del transformador se genere una corriente alterna de una frecuencia igual a la frecuencia del campo magnético generado por el primario, la cual será igual a la frecuencia de la red eléctrica domestica (50Hz, 60Hz).

En cuanto a la tensión de salida, esta dependerá del número de vueltas de hilo de cobre que tenga la bobina del secundario; matemáticamente se deduce una relación que dice:

rela

De aquí se puede ver que la relación entre la tensión de entrada V1(corriente alterna de la red eléctrica) y el número de vueltas de la bobina del primario N1, al compararse con la relación entre la tensión de salida V2 y el número de vueltas del secundario N2, deben de ser iguales a un valor constante, esto quiere decir que si el número de vueltas en la bobina del secundario N2 es menor que el número de vueltas en la bobina del primario N1, entonces para que la relación se mantenga constante, el valor de la tensión de salida V2 (corriente alterna en el secundario) tendrá que ser menor que la tensión de entrada V1; por el contrario, si el valor de N2 es mayor que el valor de N1 entonces la tensión de salida V2 será mayor que la tensión de entrada V1; de allí que se tengan transformadores reductores de tensión y transformadores elevadores de tensión.

Para la construcción de una fuente de alimentación se necesitará un transformador reductor de tensión, este reducirá la tensión alterna que llegué a los enchufes a una tensión alterna de menor valor, por ejemplo de 230VCA a 12VCA, 110VCA a 24VCA entre muchos otros  valores, eso dependerá de la fuente que se necesite construir; en la imagen que sigue se pueden ver ver algunos transformadores con núcleo de hierro.

transformadores

Un tema muy importante a tener en cuanta cuando se obtenga un transformador es conocer cuanta corriente es capaz de suministrar por el secundario, ya que de eso va depender cuanta corriente podrá suministrar la fuente que se construya, esa información aparece indicada en la etiqueta que trae sobre si el transformador; también será importante conocer cuanta corriente puede soportar el primario, el cual también viene indicado en la etiqueta, esto es para colocar un fusible de respuesta lenta en el primario, cuyo valor deberá ser un 20% mayor a la corriente que soporte el primario.

Teóricamente en un transformador la potencia de entrada en el primario deberá ser igual a la potencia de salida del secundario (pero esto en realidad no se cumple ya que un transformador siempre tiene perdidas, mayormente en forma de calor), matemáticamente esto sería así:

Potencia entrada = Potencia de salida

V1xI1=V2xI2

Donde V1 es la tensión en el primario, V2 la tensión en el secundario, I1 la corriente del primario e I2 la corriente en el secundario; de aquí se puede despejar para hallar el valor de algunas de las corrientes en caso que una sea conocida y la otra no.

Hay transformadores en los cuales la bobina del secundario tiene un terminal de salida cada cierto número de vueltas, dando lugar a que el transformador tenga varias salidas con diferente valor de voltaje, cuyo valor depende del número de vueltas del hilo de cobre para dicha salida, también hay transformadores con bobinas separadas en el secundario, en los cuales la tensión obtenida en cada bobina dependerá del número de vueltas de hilo de cobre que contengan; en la imagen que sigue se puede ver un transformador monofásico con dos terminales de salida en el secundario (que será el tipo que se usará para construir la fuente de alimentación) y otro con múltiples terminales de salida salidas.

trafos

 Simbólicamente los transformador con núcleo de hierro se representan de la siguiente manera:

símbolo

En la siguiente imagen se puede ver lo que hará el transformador, se observa la forma de la corriente alterna en la entrada, esto es en el primario con una frecuencia determinada que dependerá del país (50Hz 60Hz), y la corriente alterna reducida en la salida, esto es en el secundario, con una frecuencia igual a la de la tensión de entrada.

onda

             El material que se necesita hasta este momento será:

  • Un transformador reductor con 220VAC/110VAC en el primario (Esto dependerá del país en el que esté), 24VAC/12VAC en el secundario (esto dependerá de cuanto se quieres que sea la fuente de alimentación). También se debe de conocer la corriente que puede suministrar el secundario, ya que de esto dependerá cuanta corriente se podrá obtener como máximo en la fuente de alimentación. Así mismo es necesario conocer el valor máximo de la corriente que puede soportar el primario esto se ve en la etiqueta del transformador, de acuerdo al valor de esta corriente se elegirá el valor del fusible.
  • Un porta fusible.
  • Un fusible de respuesta lenta cuyo valor será un 20% mayor al valor de la corriente que puede soportar el primario.
  • Una lámpara piloto de 230VAC/110VAC depende del país, es para tener un señalizador visual que indicará que en el primario está presente la tensión de red, esto es los 230VAC o los 110VAC.
  • Un interruptor bipolar.
  • Cable de sección mínima 1,5mm2.
  • Una clavija.

Materiales

Muy importante: la instalación de la red 230VCA o 110VCA deberá de contar con la adecuada protección eléctrica, esto es protección diferencial para el caso de alguna fuga de corriente y protección termomagnética para el caso de cortocircuitos o sobreintencidades.

El esquema de las conexiones en el primario del transformador se muestra a continuación:

 esquema

 

 

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