El Transformador Eléctrico: Su Funcionamiento Y Aplicaciones En La Electrónica.

En esta ocasión vamos a hablar del transformador eléctrico, un dispositivo fundamental para la electrónica. Un transformador es un elemento indispensable en el procesamiento de energía eléctrica, ya que nos permite modificar sus características sin cambiar la cantidad de energía. El funcionamiento de los transformadores se basa en la inducción electromagnética, un fenómeno descubierto por Hans Christian Ørsted en 1820.

Un transformador consta basicamente de dos bobinas; la primaria, que recibe la energía original, y la secundaria, que contiene el circuito de salida. Entre ambas bobinas hay un circuito ferromagnético, comúnmente denominado núcleo, puesto que su propósito es concentrar o concentrar el campo magnético generado. Al pasar corriente por la bobina primaria, su flujo magnético se transferirá a la secundaria, haciendo que aquí se induzca un voltaje en su devanado.

Los transformadores tienen muchas aplicaciones, entre las que destacan:

      • Transformar una corriente continua a una alterna: Por medio de un transformador es posible convertir una corriente directa a una alterna para que pueda ser usada en la electrónica.
      • Aumentar el voltaje: Gracias a la relación de transformación entre sus bobinas, los transformadores permiten aumentar el voltaje sin variar la corriente.
      • Reducir el voltaje: El mismo principio se aplica al disminuir el voltaje de salida, solución comúnmente utilizada en las líneas de suministro eléctrico de nuestras casas.
      • Ondulease: Se refiere a la conversión de electricidad monofásica a trifásica con el fin de mantener una estabilidad en los sistemas eléctricos.

Por lo tanto, el transformador eléctrico es un dispositivo imprescindible para la electricidad y la electrónica. Posee un amplio rango de aplicaciones en los diversos sistemas de potencia y controles, y su conocimiento es esencial para entender el flujo de energía.

Índice de Contenido
  1. ¿Cuáles son los componentes principales de un transformador eléctrico?
  2. ¿Por qué es esencial utilizar un transformador en los circuitos electrónicos?
  3. ¿Cómo se modifican las tensiones de entrada y salida de un transformador eléctrico?
  4. ¿Cuál es el método para calcular el número de vueltas en un devanado primario y secundario?
  5. ¿En qué situaciones se necesita un aislador entre el transformador y la carga?
  6. ¿En qué procesos eléctricos se puede aplicar la energía transformada por un transformador eléctrico?
  7. ¿Qué defectos en un transformador pueden provocar malas aplicaciones en los circuitos electrónicos?

¿Cuáles son los componentes principales de un transformador eléctrico?

Un transformador eléctrico se compone de varias partes básicas. Estas son:

    • Núcleo de ferrita: su función principal es intensificar el flujo de campo magnético.
    • Bobina primaria: a través de ella, se introduce una corriente alterna para generar un campo magnético.
    • Bobina secundaria: esta bobina recibe energía eléctrica a través del campo magnético generado por la bobina primaria.
    • Protección: esto se refiere a cualquier dispositivo que resguarde al transformador de daños debido a la sobrecarga, la polaridad inversa, altas temperaturas, etc.
    • Aislamiento: se usan materiales aislantes y dielectricos para impedir que los cables conductor y enchufes choquen entre sí, o con otras superficies metálicas.
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También hay algunas partes accesorias como las protecciones de relé, los terminales de energía y los puentes toroidales. Estas ayudan a distribuir la cantidad necesaria de energía y mantener los niveles de voltaje estables.

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¿Por qué es esencial utilizar un transformador en los circuitos electrónicos?

Los transformadores son uno de los dispositivos más importantes en los circuitos electrónicos. Esto se debe a que su función principal es la de adaptar el voltaje de entrada a uno de salida diferente para cumplir con los requerimientos de los circuitos. Esto significa que un transformador puede cambiar el nivel de tensión de alimentación o corriente para adaptarla a los requerimientos del circuito.

De esta manera, usar un transformador en los circuitos electrónicos resulta esencial por los siguientes motivos:

      • Regula la corriente/tensión: El transformador se encarga de regular el flujo de corriente sin perder energía durante la transmisión de ésta.
      • Aislamiento: El aislamiento entre el circuito primario y secundario permite aislar los componentes internos con respecto a las condiciones externas.
      • Seguridad: La reglamentación del flujo de energía garantiza una mayor seguridad en los circuitos, evitando la posibilidad de daño por electricidad.
      • Eficiencia: Los transformadores permiten transferir energía mecánica, magnética o térmica con altos niveles de eficiencia.

Por lo tanto, es evidente como los transformadores son un elemento imprescindible para cualquier sistema electrónico, ya que les brinda protección, seguridad y el ajuste necesario para la correcta operatividad.

¿Cómo se modifican las tensiones de entrada y salida de un transformador eléctrico?

Modificar la tensión de entrada y de salida de un transformador eléctrico es una de las actividades básicas que todo electricista debe conocer. El primer paso para esto, es conocer cómo se comporta un transformador con una carga conectada. Esto quiere decir que, dentro del sistema, se coloca una carga que recibe energía eléctrica a través del transformer. Dependiendo de la cantidad de energía que se reciba por la carga, la tensión de salida puede variar.

Para regular las tensiones de entrada y salida de un transformador eléctrico, existen dos procedimientos básicos:

    • Intercambiando los devanados primarios y secundarios, es decir cambiando de lugar los conductores de alimentación y los que van a la carga.
    • Cambiando el número de espiras, con lo que se modifican las tensiones entre el primario y secundario.

Adicionalmente al intercambio del número de espiras y/o los devanados primario / secundario, una variación en la tensión se logra mediante una sencilla operación, consistente en colocar un conductor adicional en el primario (bobinado de entrada) cuyo objetivo será incrementar el número de espiras. De este modo lograremos un aumento lineal proporcional en ambas tensiones.

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¿Cuál es el método para calcular el número de vueltas en un devanado primario y secundario?

Calcular el número de vueltas en un devanado primario y secundario no es una tarea fácil, ya que ambos devanados están compuestos por un alambre de cobre enrollado alrededor de un núcleo magnético cilíndrico. Para calcular el número de vueltas seguiremos los siguientes pasos:

      • Calcular el área transversal del alambre: Esto se realiza para conocer la cantidad de alambre que entra en el devanado. Para ello hay que medir el diámetro real del alambre y hallar su radio multiplicando dicho valor por 0.5. El resultado deberá multiplicarse entonces por π (pi) para obtener el área transversal del alambre
      • Calcular el largo del alambre: Tenemos que calcular el largo del alambre para saber la longitud total del mismo. Esto se hace conociendo la longitud de la espira. Esta puede obtenerse multipicando el diámetro del núcleo por 2π (dos veces pi). Una vez hallado el diámetro del núcleo habrá que multiplicarlo por el número de espiras para obtener el largo del alambre.
      • Calcular el número de vueltas: Finalmente, para conocer el número de vueltas tendremos que dividir el largo del alambre entre el área transversal del alambre. El resultado será el número de vueltas del devanado.

El método para calcular el número de vueltas en un devanado primario y secundario es conocer el diámetro del alambre, el diámetro del núcleo, el número de espiras y realizar los cálculos correspondientes para determinar el número de vueltas.

¿En qué situaciones se necesita un aislador entre el transformador y la carga?

Es necesario tener un aislador entre el transformador y la carga en varias situaciones:

    • Cuando se desea evitar que electrically la energía de un circuito alcance a otro.
    • Para mantener las líneas dentro del límite permitido de corriente.
    • Para prevenir la formación de ciclos inductivos en el circuito.
    • Para que no haya perdidas por arco entre los borne de entrada y de salida.
    • Para asegurar que el equipo no sufra daños cuando hay variaciones en el voltaje.

Los aisladores sirven para aislar las partes eléctricamente, manteniendo la energía dentro del circuito donde se usa. Ademas ayudan a controlar el nivel máximo de corriente que puede ser transferida, por lo que contribuye a la seguridad al reducir el riesgo de incendios. Por último, también protegen los equipos conectados al transformador en contra de sobrecargas accidentales o varaciones del voltaje.

¿En qué procesos eléctricos se puede aplicar la energía transformada por un transformador eléctrico?

El uso de la energía transformada por un transformador eléctrico se puede aplicar en dos procesos principales:

    • Una forma es para aumentar la tensión que se produce en los circuitos eléctricos. Esto significa que la energía se aumenta desde un nivel bajo a un nivel más alto, permitiendo al transformador alimentar los sistemas de alto voltaje.
    • La segunda forma para el uso de la energía transformada por un transformador eléctrico, es para reducir el voltaje desde un nivel elevado a un nivel más bajo. Esto se hace con el fin de abastecer energía a equipos y dispositivos que trabajan a niveles de voltaje más bajos.
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En ambos casos, el transformador eléctrico asegura el suministro de energía controlado para cualquier aplicación en la que esté involucrada, tanto para equipos eléctricos o electrónicos, así como para sistemas completos de distribución de energía. Esto le da a los procesos eléctricos una mayor flexibilidad, ya que se pueden adaptar a diferentes necesidades de operación.

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¿Qué defectos en un transformador pueden provocar malas aplicaciones en los circuitos electrónicos?

Muchos defectos en un transformador pueden provocar malas aplicaciones en los circuitos electrónicos. Estos son algunos de los principales problemas:

    • Falta de tensiones de alimentacion adecuadas: si la tensión entrante no es la correcta, las salidas del transformador no serán las ideales para el circuito.
    • Desequilibrio en las líneas de alimentación: es importante que las líneas de alimentación de la entrada sean en balance perfecto para que el funcionamiento del transformador sea el óptimo.
    • Circuitos abiertos: hay veces que un circuito se abre temporalmente por causas externas al transformador, y esta abertura causa que las salidas se vean afectadas.
    • Contaminación: si el ambiente en el que se encuentra el transformador está contaminado, éste sufrirá daños y los componentes electrónicos no verán afectadas de manera positiva.
    • Humedad: la humedad puede contribuir con la corrosión del transformador, lo que hará que el funcionamiento deje de ser adecuado para los circuitos.

Es muy importante verificar correctamente el funcionamiento y verificar que ningún factor externo pueda afectar negativamente la operación del transformador, esto con el fin de garantizar el buen funcionamiento de los circuitos electrónicos.

El transformador eléctrico demuestra ser un elemento indispensable para muchas industrias y para la electrónica en particular. Es un dispositivo de bajo costo y su mantenimiento es mínimo. Su función esencial de aumentar o reducir la tensión en líneas de corriente continua es muy útil para todo tipo de aplicaciones, como subir voltaje en líneas domésticas, transformar el voltaje a nivel industrial y procesar datos en circuitos electrónicos. Además, posee la capacidad de aislar la alimentación de los equipos de humedad y ruido externo, garantizando así una mayor estabilidad dentro del sistema electro-mecánico. El transformador eléctrico es sin duda un dispositivo versátil, imprescindible para una gran variedad de aplicaciones electrónicas.

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