Tensión que hay que aplicar al primario de un transformador para que, estando

En la figura 1, se observa el esquema de un transfor- mador elemental. El que recibe energía a través de la red, se denomina primario, el otro arrollamiento, se denomina secundario.
Si bien los bobinados primario y secundario están aislados eléctricamente entre sí, las variaciones del campo magnético del primario influyen sobre  el bobinado secundario  ya que ambos se  encuentran acoplados magnéticamente.

secundario dependerá del número de espiras de este bobinado. Ahora bien, la inducción en el secundario, se establece también a razón de dos volt por espira ya que el campo magnético es común a ambos bobinados. Estas  conclusiones  nos  permiten afirmar que:  si  el número de espiras del secundario es mayor que  el del primario, la tensión secundaria será proporcionalmente mayor. En cuyo caso diremos que se trata de un transformador reductor de tensión.

Por ejemplo, si el secundario tiene la mitad de espiras que el primario, la tensión secundaria también será la mitad de la primaria.

La relación mencionada anteriormente entre el número de espiras y las tensiones de los bobinados puede ser indicada en la siguiente forma:

Como resultado  de este  proceso,  admitirse que un transformador con el secundario sin carga no consume potencia. Estas realidades nos hacen modificar en algo el concepto  anterior,  por lo tanto señálamos que en un trasformador con el secundario sin carga, la única potencia consumida del generador proviene de las pérdidas del núcleo y de la resistencia del alambre.

EL TRANSFORMADOR CON CARGA

Con fines prácticos, interesa más ver que sucede al colocar una carga al secundario,  por ejemplo, una resistencia, tal como se indica en la figura 4. Recordemos que al trabajar un transformador en vacío, esto es, cuando está conectado a la línea pero no lleva carga en el secundario, se producen pérdidas debido a la circulación de una corriente (llamada magnetizante) cuya intensidad  es  la necesaria para imantar fuertemente el núcleo. 
 Esta  variación automática de la corriente primaria es producida por la influencia del campo magnético secundario sobre el flujo del arrollamiento primario, en efecto, la corriente del secundario establece un campo de sentido opuesto al principio, quien tiende a ser neutralizado.  producida en el primario será tan pequeña que permitirá un exceso de corriente capaz de inutilizar el arrollamiento.
En consecuencia bien puede  decirse  que la potencia del secundario queda reflejada sobre el primario, exigiendo un mayor consumo del generador.

¿Pero qué sucede  en le caso  de un transformador reductor de tensión?  Al ser  menor la tensión  en el secundario,  para mantener la igualdad de potencias debe admitirse que la corriente secundaria es mayor

que la primaria esn una magnitud que depende de la

La carga conectada  al bobinado secundario  es  una resistencia  de 100 Ohm, de manera que la corriente circulante en el secundario se calcula mediante la simple aplicación de la Ley de Ohm:

tensión secundario  100 v

Intensidad secundario =                                  =         = 1A

resistencia de carga  100 Ohm

Conocida la corriente secundaria es fácil determinar la potencia que se desarrolla en ese circuito

Ws = Es x Is

Ws = 100 v X 1 A = 100 W

Esta  potencia de 100 Watts disipada en el primario tiene que ser provista naturalmente por el generador que alimenta al primario, ya que la energía que se desarrolla sobre la resistencia de carga no puede salir de  la nada,  en  consecuencia,  como las  potencias primaria y  secundaria  son  iguales,  la  intensidad circulante por el primario puede ser determinada por la fórmula

Ip =

100

W

= 0,5 A

200 V

Se notará que el valor de la intensidad en el primario

tiene un valor de la intensidad en el primario tiene un valor exactamente igual a la mitad de  la corriente circulante por le secundario,  el resultado  es  perfec-

DETALLES CONSTRUCTIVOS  DE LOS TRANSFORMADORES

Comentaremos a continuación algunos detalles cons- tructivos de los transformadores, ya que en la práctica se encuentran muy distintas variantes debidas funda- mentalmente a la amplia gama de utilización de estas máquinas eléctricas.

TRANSFORMADORES MONÓFASICOS

Como es  sabido  el objeto del núcleo  de  un trans- formador es proporcionar un camino de poca reluc-tancia al flujo magnético, por lo tanto se construyen con hierro dulce o acero al silicio de calidad especial,  formando paquetes  de láminas finas.  Estas  láminas se  aíslan unas de otras por medio de una capa de barniz, o bien de óxido que se produce sobre la superficie térmico especial.

Desde el punto de vista práctico son dos los tipos de núcleo más comunes: de columnas y acorazado. Vale destaca que este tipo de núcleo es poco usado ya que si bien la mayor parte del flujo magnético desarrollado  por el
Esto es lo  que  se  llama flujo de  dispersión  y es  bastante apreciable cuando el transformador trabaja a plena carga, dicho flujo puede apreciarse en el esquema de la figura 6. Esta disposición permite un mejor aprovechamiento del flujo, disminuyendo por lo tanto el flujo de dispersión, esto  se  debe evidentemente a que el arrollamiento secundario  abarca casi  totalmente al flujo primario, quien a su vez encuentra un circuito magnético de baja reluctancia en las columnas laterales.

Con  respecto  a los  arrollamientos  de  estos  trans- formadores, indicamos que se bobinan con alambre de cobre  aislado  de  sección  redonda  para los  trans-

CONEXIÓN DE LOS ARROLLAMIENTOS

Dado que la forma constructiva de arrollamientos no difiere de  lo indicado para transformadores mono- fásicos,  pasamos a comentar los conexionados  más carácterísticos  en el caso  de los  trifásicos,  funda-

mentalmente estos conexionados serán del tipo estre- lla o triángulo.

CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA

Tal como se observa en la figura 14, las bobinas del primario y secundario están conectadas en estrella. Esta disposición permite utilizar un conductor  neutro  en  el  circuito secundario,  lo que representa una gran ventaja dado que puede proveerse además de la corriente trifásica, corriente monofásica par uso doméstico.

CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO

Esta disposición se muestra en la figura 15, las bobinas primarias, como así también las secundarias en trián- gulo,  dado que no se  puede conectar  un conductor neutro es  poco utilizada,  observe  además que cada devanado debe soportar la tensión total. Es fácil notar en el esquema, que en caso de avería de una de las bobinas, sigue toda la red en servicio, pero la ca-pacidad del  transformador queda    reducida  en  un  50  % aproximadamente.

CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO

La disposición estrella triángulo es utilizada cuando se hace necesario  reducir la tensión  para su  posterior distribución.  Se comprende que a la inversa del caso anterior, este tipo de conexión se utiliza para transformadores destinados a elevar tensión.

CONEXIÓN  ESTRELLA ZIG – ZAG

Tal como se observa en la figura 18,  se trata de un conexionado particularmente interesante, las bobinas del primario se encuentran conectadas en estrella, pero en el secundario el arrollamiento de cada fase se ha dividido en  dos  partes,  cada  una  de  ellas  se  ha conectado, en serie con otra de la siguiente columna,

quedando en definitiva las tres series  dispuestos  en estrella.

Este  conexionado permite un conductor neutro en el secundario, por lo tanto puede abastecer energía eléctrica para alumbrado y fuerza motriz. Es de destacar además que si una fase se recarga más que las otras, el transformador no sufre un desequilibrio tan pronun- ciado, ya que la corriente de cada fase recorre bobinas ubicadas en dos columnas.

AUTOTRANSFORMADORES

Un autotransformadores es  un transformador es  un transformador en le que se  emplea una sola bobina para el primario y el secundario, con una derivación tal como lo  indica  la  figura 19.  Destacamos  que  los autotransformadores  utilizan manos  cobre  que  un transformador para las mismas condiciones de trabajo.

Aprovechamos la figura 20 para indicar brevemente los principios de funcionamiento del autotrans-formador. El bobinado AB es considerado como primario ya que al mismo se  conecta  la fuente de alimentación, la corriente que circule por dicho primario, inducirá tensión sobre el bobinado CD; suponiendo que el primario tiene un total de 1000 espiras y el bobinas CD 500 espiras, nos encontramos con que las espiras del secundario son  realmente 1500  ya que la tensión  de salida  la estamos  tomando entre los  puntos  B y D donde se obtiene una tensión de 300 volt. Pero en el caso del autotransformadores, como el primario forma parte del secundario,  a igual resultado se llega con 1500 espiras,  lo que redunda en una apreciable economía en el cobre como ya se anticipó.

REFRIGERACIÓN

En el caso de transformadores que manejan medianas y altas potencias, se hace necesario asegurar una buena refrigeración de los  arrollamientos,  para ello se  los dispone en el interior de una Cuba metálica llena de aceite provista  de aletas  de disipación  tal como se puede apreciar en la figura 22.

PARALELO DE TRANSFORMADORES

Es interesante desde el punto de vista práctico, con- siderar algunos detalles relativos al acoplamiento de transformadores. Esto es importante ya que en caso contrario, por no ser las tensiones iguales, un arrollamiento trabajaría como ge- nerador para el otro, entregándole una corriente que además de constituir  una pérdida, produce una ele- vación de la temperatura que puede sobrepasar  los límites de seguridad de los arrollamientos. 
 En  ambas se  supone  la misma polaridad instantánea. Entendemos que las mismas encenderán, ya que descontada la resistencia propia del circuito se opone a la circulación de corriente.

De  no haberse  colocado  las  lámparas al conectar

RENDIMIENTO

Antes de considerar en forma práctica el cálculo de un transformador, haremos una breve referencia al ren- dimiento. Por ese  motivo consideramos como rendimiento de un transformador a la relación

Rendimiento =

Potenciadesecundario

Potencia del primario

Es  evidente que el resultado  de esta  relación será

siempre inferior a la unidad, pero siempre inferior a la unidad, pero de todas maneras los transformadores son máquinas de buen rendimientos ya que consi-derando frecuencias  industriales  de 50 c/s  y expre-sando  el rendimiento como porcentaje,  encontraremos

valores que oscilan entre 93 y 99 %.

CÁLCULO PRÁCTICO DE UN TRANSFORMADOR

Mediante datos recopilados de la práctica, puede calcularse un transformador con relativa facilidad, con  el fin de  ahorrar tiempo. Esos  datos  se disponen en «tablas de trabajo» simila-res a las incluídas en nuestra explicación.

Fundamentalmente son tres los detalles a tomar en cuenta para el cálculo de un transformador:

1) Superficie de la sección del núcleo

Buscamos en el eje vertical el punto que corresponde a una potencia de 60 Watt y partiendo de dicho punto trazamos una recta horizontal hasta cortar la diagonal

50 c/s.

Ahora bien: ¿cómo formar el núcleo para que su sección sea de 8 cm²? Sabemos que el núcleo está formado por chapas cuya forma responde a los distintos tipos de transformadores, la más empleada en los pequeña potencia como en el caso que nos ocupa, es la mostrada en la figura 25, se la denomina E-I por el parecido que se mantiene con dichas vocales.

De acuerdo al valor de sección indicado por el ábaco, pueden utilizarse  chapas  con las  dimensiones  indi- cadas en la figura 26 ya que el ancho del núcleo por la altura de chapas  de justamente el valor buscado,  o sea,

sección = 2 cm x 4 cm = 8 cm2

NÚMERO DE ESPIRAS EN EL PRIMARIO  Y EN EL SECUNDARIO

Para determinar el número de espiras en el primario y en el secundario acudimos al ábaco que ilustra la figura

26. En el eje vertical tenemos las secciones  en cm², mientras que en el eje horizontal se indica el número de espiras por Volt de acuerdo a la inducción mag-nética (expresada en Gauss) y una frecuencia de 50 c/s.

Con referencia a la inducción,  aclaramos que salvo indicación en contrario, se toman valores comprendidos entre 10000 y 11000 Gauss por cm². Debe entenderse que serán acep- tables  los  valores  comprendidos entre los  dos  ex- tremós, siendo siempre conveniente elegir el mayor para evitar recalentamiento de los arrollamientos.

Con respecto al primario, la intensidad se  calcula  fácilmente dividiendo  la potencia secundaria por la tensión en el primario, o sea, 60/220 = 0,27 A.