Los transformadores.Los transformadores elctricos han sido uno de los inventos ms relevantes de la tecnologa elctrica. Sin la existencia de los transformadores, sera imposible la distribucin de la energa elctrica tal y como la conocemos hoy en da. La explicacin es muy simple, por una cuestin de seguridad no se puede suministrar a nuestros hogares la cantidad de Kw que salen de una central elctrica, es imprescindible el concurso de unos transformadores para realizar el suministro domstico.Sabiendo la importancia del transformador para la vida moderna, pasemos a definir qu es exctamente el transformador.

El transformador bsicoes un dispositivo elctrico construido con dos bobinas acopladas magnticamente entre s, de tal forma que al paso de una corriente elctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una induccin magntica que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio fsico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia.

Tambin se puede definir de la siguiente manera, aunque esta nueva definicin hace hincapi en su funcionalidad:

El transformadores un dispositivo elctrico que utilizando las propiedades fsicas de la induccin electromagntica es capaz de elevar y disminuir la tensin elctrica, transformar la frecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrar circuitos elctricos segn la necesidad y el caso especfico. Transportar la energa elctrica desde las centrales generadoras de la electricidad hasta las residencias domsticas, los comercios y las industrias. Dicho dispositivo elctrico tambin es capaz de aislar circuitos de corriente alterna de circuitos de corriente continua.Induccin en una bobina.Para poder entender como funciona un transformador, un motor elctrico u otro dispositivo o mquina elctrica basada en bobinas, se hace necesario explicar como se produce el fenmeno de induccin elctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de potencia o energa.

En el dibujo podemos observar una bobina deN vueltascon un ncleo de aire, alimentada con una fuente de alimentacinEgde corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y, como tal, absorbe una intensidadIm. Si la resistencia de la bobina es mnima, tenemos que la siguiente ecuacin:Im=Eg/Xm, dondeXmrepresenta la reactancia de la bobina.

La intensidadImse encuentra desfasada 90 respecto a la tensinEg, mientras que el flujo, se encuentra en sintona con la intensidad. Esto es algo que ocurre en todos los circuitos inductivos.

La intensidadImal paso por la bobina, crea una fuerza magnetomotriz o lneas de fuerzas electromotices que, a su vez, generan un flujo. Al ser la alimentacin de tensin alterna, se genera flujos de pico, es decir, flujos mximos :maxy flujos mnimosmin. Pero aqu solamente nos interesan losmax.

El flujo, a su vez genera una tensin eficazE. Tanto la tensin eficazEy la tensin aplicadaEg, tienen que ser iguales, porque como se puede observar en el dibujo, las dos tensiones se encuentran en las mismas lneas de alimentacin.

As tenemos que la ecuacin que define las dos tensiones sera:

E=Eg=4,44*f*N*max

Dondefrepresenta la frecuencia;Nel nmero de vueltas de la bobina; y el4,44es una constante cuyo valor exacto (para los sibaritas) es=2*/2.

La ecuacin nos explica, que con una tensinEgconstante, el flujoser constante.

Sin embargo, si introducimos un ncleo de hierro en el interior de la bobina, las condiciones cambian, algo que resulta muy relevante para la funcionalidad de los transformadores y sus diversos tipos.

En esta nueva situacin, si la tensinEgse mantiene constante, el flujomaxse matendr constante y, por tanto,Eg=E. Hasta aqu no hay una diferencia entre ncleo de aire y el ncleo de hierro. Pero lo que si que cambia, significativamente, es laIm. Con un ncleo de hierro, laImdisminuye o es ms baja. Y esto sucede, porque se necesita una fuerza magnetomotriz mucho menor para producir el mismo flujomax.

El funcionamiento del transformador bsico.Hasta ahora hemos analizado como se comporta una sola bobina a la que se le induce una corriente elctrica. Ahora vamos a realizar otro anlisis para conocer qu sucede cuando se acoplan dos bobinas magnticamente, es decir, cmo funciona un transformador.

Como podemos observar en el dibujo, tenemos una fuente de alimentacin de tensin o corriente alternaEg, dos bobinas (una llamada primaria y la otra llamada secundaria, conN vueltas o espiras, una tensin inducida en la bobina secundaria que denominamosE2, un flujo totalTque es la suma de dos flujos: el flujo mutuom1que corresponde al flujo que acopla magnticamente a las dos bobinas ms el flujof1que incide nicamente en la bobina primaria. La tensinE1continua siendo igual a la tensinEg. Y, tambin, hemos de indicar que se trata de un transformador en vacio porque no tiene una carga, adems de que las dos bobinas estn con un ncleo de aire. Es lo que se viene a denominar un transformador bsico o elemental.

Las tensiones existentes en el circuito son dos. Entre los puntos1 y 2y, entre los puntos3 y 4. Esto quiere decir, que entre cualquier otra combinacin de puntos no existe tensin. As que podemos decir, que las bobinas se encuentran aisladas en trminos elctricos.

El flujom1enlaza con su campo magntico las dos bobinas generando de esta forma una tensinE2. El flujof1solamente incide sobre las espiras de la bobina primaria y la podemos denominar como flujo de dispersin. El flujoTes el flujo total, es decir la suma de los otros dos flujos. En el caso que las bobinas esten muy separadas, el flujom1es muy reducido y estaremos hablando de un acoplamiento de bobinas dbil. Sin embargo, si juntamos las dos bobinas, el flujom1aumenta respecto al flujoTy abremos conseguido un acoplamiento entre bobinas ptimo. Esta es la razn, por el cual, en la mayora de los transformadores industriales se realizan los devanados de las bobinas uno encima del otro, para conseguir mejorar el acoplamiento.

Falta indicar, que con un acoplamiento dbil, no solamente disminuye el flujom1, tambin se reduce la tensinE2. Sin embargo, al acercar las dos bobinas, se aumenta el flujom1y, por tanto, se aumenta la tensinE2. As, que la relacin entre el flujom1y la tensinE2es proporcional.

El coeficiente de acoplamiento.El acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria es una medida fsica y, por lo tanto, se puede calcular. El calculo se realiza con la siguiente ecuacin:

K=m1/T;en dondeKes el coeficiente y no tiene unidades.La polaridad del transformador.Como podremos imaginar, la polaridad del transformador depender de como estn devanadas las dos bobinas, no solamente respecto al ncleo sino que tambin respecto entre ellas.El punto negro representa la polaridad del transformador, algo que a lo mejor encontramos en los esquemas y, no necesariamente en la simbologa general de diferentes tratados de electricidad y electrnica.

En el dibujo podemos observar la disposicin de los devanados de las dos bobinas. En el mismo dibujo, observamos que al lado de las salidas de las bobinas, se indica por donde sale el final de la ltima espira y, por donde entra el principio de la primera espira. Es lo que podemos denominar el sentido de los devanados. Esto es muy importante para saber la polaridad del transformador. En este primer dibujo, tanto el voltaje de la bobina primaria y el voltaje de la bobina secundaria se encuentran en fase. Esto sucede porque el pico de tensin mximo de la bobina primaria coincide con el pico de tensin mximo de la bobina secundaria.

Nota :Como hemos indicado, el punto negro indica la polaridad. En el dibujo estn dibujados en la parte de arriba del transformador, pero realmente dara lo mismo dibujar los dos puntos abajo, porque estamos ante un transformador en fase. La nica exigencia es dibujar los puntos: o los dos arriba o los dos abajo, nunca en diagonal.

Por el contrario, en este otro dibujo, observamos como las bobinas han sido devanadas de diferente manera respecto a las bobinas del primer dibujo. En este caso, estamos tratando de un transformador desfasado 180, y se dice que las bobinas tienen devanados con direccin opuesta.Esto es as, porque el pico de tensin mxima de la bobina primaria esta desfasada 180 respecto al pico de tensin mxima de la bobina secundaria.Nomenclatura de los transformadores.Esta establecido como estandar que las entradas a la bobina primaria del transformador se utilicen las siguientes letras:

H1,H2para el caso de un transformador monofsico.H1,H2,H3para el caso de un transformador trifsico.

Y en las salidas de la bobina secundaria se establece la siguiente nomenclatura:

X1,X2para el caso de un transformador monofsico.X1,X2,X3para el caso de un transformador trifsico.Polaridad aditiva.

Cuando se ubica un transformador en el tanque que lo tiene que contener se puede colocar de dos formas diferentes: aditiva y sustractiva.En el caso de polaridad aditiva, es cuandoH1coincide diagonalmente conX1.La mayoria de transformadores disponen de polaridad aditiva.Polaridad sustractiva.

Hablamos de polaridad sustractiva cuando el terminalH1esta colocado de forma adyacente al terminal de salidaX1.Existen pocos transformadores con este tipo de polaridad. Los transformadores mayores de 200 KVa son de polaridad sustractiva.El transformador ideal.El transformador ideal sin carga.Las tensiones en un transformador ideal.

Como podemos ver en el dibujo de arriba, el transformador solamente cuenta o genera entre sus bobinas un solo flujo, esto es as porque se trata de un transformador ideal. Adems de tener un solo flujo, cuando se realiza el estudio de un transformador ideal, se tiene en cuenta que no existe ningn tipo de prdida y que el ncleo es totalmente permeable. Se supone que en un transformador ideal, el flujo generado en la bobina primaria es totalmente capturado por la bobina secundaria y, por consiguiente, no existe ningn flujo de dispersin.El estudio de un transformador ideal nos ayudar mucho a comprender las relaciones que existen entre lastensiones, intensidades e impedancias,pues las diferencias entre un transformador ideal y un transformador real no dista mucho de la realidad.

En el diagrama fasorial de las tensiones, podemos observar las relaciones existentes entre las tensiones del circuito del transformador.Segn la frmula :E=Eg=4,44*f*N*max; que podemos saber de donde sale en la pgina :Transformadoresdonde estudiamos la induccin magntica, podemos extraer estas otras dos ecuaciones:

E1=4,44*f*N1*maxE2=4,44*f*N2*maxpor pura deduccin sacamos esta otra ecuacin que define la relacin de espiras de las dos bobinas y las dos tensiones existentes del circuito del transformador ideal sin carga:

en donde ;E1=es la tensin generada en la bobina primariaE2=es la tensin generada en la bobina secundariaN1=es el nmero de espiras de la bobina primariaN4=es el nmero de espiras de la bobina primariaa =es la relacin de espiras entre la bobina primaria y la bobina secundaria.

Tambin tenemos que tener en cuenta, que al estar las dos bobinas induccidas por el mismo flujo se encuentran en fase las dos tensiones. Esto es lo que podemos ver en diagrama fasorial de arriba. La tensinE2se encuentra en fase con la tensinE1,adems de ser ms corta. El tamao de la lnea o de la tensinE2siempre depender del nmero de espiras de la bobina secundaria, del mismo modo que el tamao de la lnea o de la tensinE1depender del nmero de vueltas de la bobina primaria.El transformador ideal con carga.La intensidad en un transformador ideal.

Sin embargo, si deseamos conocer la relacin de intensidades, debemos incorporar una cargaZ. Esto sucede as porque consideramos la intensidad magnetizante insignificante o muy pequea cuando realizamos la relacin entre tensiones.

Al colocar una cargaZal transformador, inmediatamente surge una intensidadI2en la bobina secundaria. Tambin hay que saber, que la tensinE2no vara al conectarle una carga. As tenemos que la intensidad que pasa por el secundario es:

y que la ecuacin de las tensiones contina siendo la misma:

Si analizamos las fuerzas magnetomotrices de las dos bobinas para conocer las intensidades, sabremos que las fuerzas magnetomotrices de la bobina secundaria genera:I2N2.Como sabemos que las tensiones no cambian al conectar una carga, tambin sabemos que el flujo tampoco cambia, as que la bobina primaria tiene que generar una fuerza magnetomotriz capaz de contrarrestar la fuerza magnetomotriz de la bobina secundaria, de este modo obtenemos que:I1N1.Por otro lado, como laI2esta determinada por la carga y, como laI1tiene que realizar una funcin compensadora, esto quiere decir que las intensidades estn en fase. De esta forma podemos deducir la siguiente ecuacin:

Conociendo toda esta relacin entre intensidades, podemos dibujar el diagrama fasorial de las intensidades:

La intensidad se retrasa un ngulorespecto a las tensionesE1yE2.

Conociendo la ecuacin :podemos realizar la siguiente relacin:

en donde ;I1=es la intensidad que pasa por la bobina primariaI2=es la intensidad que pasa por la bobina secundariaN1=es el nmero de espiras de la bobina primariaN4=es el nmero de espiras de la bobina primariaa =es la relacin de espiras entre la bobina primaria y la bobina secundaria.

Si realizamos una comparacin entre las dos frmulas que relacionan las tensiones y las intensidades:

llegaremos a la conclusin de que la relacin de intensidad es inversamente proporcional a la relacin de tensiones del transformador. Lo que quiere decir que la entrada de potencia aparente en el tranformador( E1I1)es igual a la salida de potencia aparente del transformador( E2I2). En el supuesto de que no fueran iguales, querra decir que el transformador esta consumiendo potencia, algo que no es posible que ocurra en untransformador ideal.El esquema y la simbologa de un transformador ideal.

Quisiera realizar una pequea anotacin, cuando se realiza un estudio de un transformador ideal, por regla general, se utiliza la simbologa que esta expresada en el dibujo de arriba. Lo comento, porque cuando realicemos la suma de las distintas impedancias que tiene un circuito con transformador, nos resultar ms sencillo poder entender y dibujar las diferentes transformaciones que ocurren en el circuito.Como se puede ver en el dibujo, el transformador esta representado por una caja o rectngulo, en la cual se ubican las polaridades de la bobina primaria y la bobina secundaria. Adems, se observan las tensiones existentes y las intensidades del circuito. Este hecho es importante a la hora de dibujar o expresar grficamente, porque en algunos circuitos elctricos con transformador nos encontraremos diferentes impedancias y, por tanto, diferentes tensiones e intensidades.Tambin, en centro del rectngulo (transformador), observamos que tipo de relacin de espiras tiene el transformador estudiado(a), que en este caso esa=N1/N2. Esta relacin es independiente, es decir, cuando realicemos un estudio de un transformador ideal con valores numricos, la relacin de espiras continuar siendo la misma pero con sus respectivos valores.

Teniendo en cuenta las ecuaciones deducidas anteriormente y la relacin entre espiras de las dos bobinas, podemos decir:

Solamente nos queda tener en cuenta, que las tensiones estn en fase entre s, al igual que las intensidades, porque lo dice: primero, la seal de polaridad y, segundo, el diagrama fasorial.La impedancia en un transformador ideal.Los transformadores no solamente sirven para transformar las tensiones y las intensidades, sino que tambin, tienen la propiedad de poder transformar la impedancia de un circuito.

Como podemos observar en el dibujo, hemos aadido una cargaZal transformador. Conociendo que la relacin de transformacin de las bobinas primaria y secundaria esay, sabiendo las siguientes ecuaciones ya demostradas anteriormente en esta misma pgina:

podemos expresar que:

Ahora bien, en la bobina primaria la impedancia afecta de la siguiente manera:

Y, en cambio, en la bobina secundaria, la impedancia afecta:

De otro modo, podemos extraer la ecuacin con esta nueva expresin:

As que tenemos que la impedancia es:

Lo cual quiere decir que la impedancia que recae sobre la fuente de alimentacin esa2. As hemos demostrado que un transformador puede aumentar o disminuir la impedancia. La impedancia experimentada por la bobina primaria tiene que ser igual a la impedancia de la bobina secundaria multiplicada por el cuadrado de la relacin de espiras.De hecho, el transformador puede cambiar el valor de cualquier componente elctrico, da igual que sea una reactancia, una inductancia o una capacitancia.

Circuitos equivalentes de transformadores.Cuando se necesita realizar el estudio o el clculo de un circuito con transformador, siempre se puede simplificar. Para ello se hace desaparecer el transformador, modificando los valores de los componentes. Para poder cambiar los valores de stos componentes se tienen que aplicar las ecuaciones de la pgina:Transf. ideal.Los componentes elctricos que puede llevar un circuito de transformador pueden ser reactancias, capacitancias e inductancias.Aqu vamos a analizar un circuito con cuatro impedancias y un transformador, para que veis como se realizan los clculos y porqu.

Como se puede observar en el dibujo delcircuito a, nos encontramos con un circuito en el cual, la bobina primaria esta conectada con una impedanciaZ1y a una fuente de alimentacinEg. Por la impedanciaZ1circula una intensidadI1. Y aunque no esta representada la tensinE1es igual a la tensin de la fuenteEg.Del mismo modo, en la bobina secundaria del transformador nos encontramos tres impedanciasZ2,Z3yZ4, con sus respectivas tensiones e intensidades.Lo que vamos a realizar es ir pasando todas las impedancias del lado de la bobina secundaria al lado de la bobina primaria. Para ello, multiplicaremos cada impedancia pora2.

En el dibujo delcircuito bhemos traspasado laZ2al lado de la bobina primaria y observamos que la impedancia la tenemos que multiplicar pora2, la tensin de la impedancia pora(aE2) y la intensidad la dividimos pora(I2/a).

En los siguientes circuitos hemos ido traspasando las impedancias respectivas, una a una para que se vea con claridad, hasta llegar al ltimo circuito en donde como ve ya no esta el transformador.

En estecircuito d, el transformador se encuentra sin la carga y, por tanto, ya no es necesario dibujar el transformador, algo que podemos ver en elcircuito e. Tambin, podemos observar que la intensidad que llega a la bobina primaria esI=0, esto sucede porque ya no hay una carga.

Debemos hacer varias anotaciones para explicar porqu sucede todo esto:

1.Las ecuaciones o frmulas para calcular las tensiones y las intensidades, son las mismas que ya hemos explicado anteriormente en la pgina:Transf. ideal.

2.Hay que tener en cuenta la relacin de espiras de las dos bobinas. En el caso que nos ocupa esa=1.

3.En el supuesto, que queramos pasar las impedancias al otro lado del transformador (lado contrario al realizado en el ejemplo de esta pgina), las ecuaciones para calcular las impedancias, las tensiones y las intensidades seran distintas. En nuestro caso tendriamos que dividir cada impedancia pora2. Tambin podriamos pasar la fuente de alimentacin al otro lado, que sera:Eg/a.Esto ltimo pasara con todas las tensiones, es decir, las tendremos que dividir pora. Por el contrario, todas las intensidades las tendremos que multiplicar pora.

4.Regla de oro:En el supuesto que la tensin en la bobina primaria sea ms alta que en la bobina secundaria sucedera, que la tensin que pasa por las impedancias que tienen contacto con la bobina primaria siempre sern ms altas.En el caso que la tensin ms alta se encuentre en la bobina secundaria, la tensin de las impedancias que tienen contacto con la bobina secundaria tambin seran ms alta.

5.A efectos tericos, da igual pasar todas las impedancias a un lado u otro. A efectos prcticos hay que mirar que nos interesa ms. Si nos podemos evitar realizar unos cuantos clculos, la cosa esta clara.Transformador real.En esta pgina vamos a tratar el transformador real o el transformador prctico, depende de quien lo diga.Las diferencias entre el transformador ideal y el transformador real, aunque son importantes, no son demasiado complicadas de comprender y estn basadas en los componentes que integran el transformador real y las prdidas por calentamiento. Como sabemos el paso de la electricidad produce un calor, y en el caso que nos ocupa del transformador, este calor se considera una prdida de potencia o de rendimiento del transformador real. Todo esto se puede calcular para tener claro las tensiones y las intensidades con las que nos manejamos.Los tranformadores reales tienen prdidas en las bobinas, porque estas bobinas (primaria y secundaria) tienen una resistencia, algo con lo que no se contaba a la hora de analizar el transformador ideal.Asimismo, los ncleos de las bobinas no son infinitamente permeables, dato contrario que manejabamos con los transformadores ideales.El flujo generado en la bobina primaria no es completamente capturado por la bobina secundaria en el caso prctico de un transformador real, por tanto, debemos tener en cuenta el flujo de dispersin.Y, por si fuera poco, los ncleos tienen corrientes parsitas y prdidas por histresis, que son las que aumentan el calor o temperatura del transformador real.Todas estas diferencias tenemos que tenerlas en cuenta cuando realizamos el clculo de un transformador real. As que podemos suponer que el estudio de un transformador real es algo ms complejo que el estudio de un transformador ideal, pero no mucho ms como podremos observar a continuacin.

Si observamos el dibujo, veremos que hemos introducido una resistenciaRmy una reactanciaXm. El motivo por el cual hemos introducido estos dos elementos resistivos es para poder calcular las prdidas del ncleo, el calor producido y la permeabilidad del ncleo.En el caso deRm, se representa el calor producido y las prdidas del ncleo. Por dicha resistencia pasa una intensidadIfque esta en fase conE1.

En el caso deXmse esta representando la permeabilidad del ncleo. PorXmcircula una intensidadImque se encuentra retrasada 90 respecto aE1. Esta intensidad es necesaria para poder obtener el flujomen el ncleo de la bobina primaria.

Sabiendo para que sirve cada elemento, podemos comenzar a hablar de sus ecuaciones, que sern:

En donde:Rmrepresenta las prdidas del ncleo y es una resistencia.Xmrepresenta la permeabilidad del ncleo y es una reactancia.E1es el voltaje de la bobina primaria.Pmson las prdidas del ncleo.Qmes la potencia reactiva necesaria para obtener el flujom.

En el circuito del dibujo, tambin podemos observar que disponemos de una intensidadI0, que no es otra cosa que la suma de las intensidadesIfeIm. Esta intensidadI0es denominadaintensidad de excitacinporque es la necesaria para poder producir el flujom, cuya ecuacin es:

En cambio, en este otro circuito sin carga, tenemos una tensinEpque pasa a travs de la bobina primaria generando un flujom1a. La ecuacin que define este flujo es:

Tambin tenemos que tener en cuenta que el flujo esta retrasado 90 respecto a la tensin de entrada de la bobina primaria.En el circuito representado en este segundo dibujo, suponemos que es un transformador ideal sin carga, por lo tanto, la intensidadI1ser igual a0. Esto es importante porque asi sabemos que no existe un flujo de dispersin. Sin embargo, la tensin de salidaE2viene definida por la ecuacin :

En el mismo instante que conectemos una carga al circuito, se experimentarn una serie de cambios, los cuales vamos a analizar ahora:

1.Las intensidadesI1eI2comienzan a circular por las bobinas primaria y secundaria, respectivamente. Las dos intensidades se encuentran relacionadas entre si por la ecuacin ya estudiada en la pginaTransformador ideal:

2.Cada una de las intensidades genera una fuerza magnetomotriz que son iguales y opuestas entre si.

3.La fuerza magnetomotriz total producida por la circulacin de la intensidadI2al paso por la bobina secundaria es2. El flujom2se acopla con la bobina primaria y el flujof2no se acopla, por ello se le denomina flujo de dispersin de la bobina secundaria. Por supuesto, que la suma de las dos fuerzas magnetomotricesm2yf2son igual al flujo total de la bobina secundaria2.

4.Del mismo modo, en la bobina primaria ocurren los mismos sucesos. El paso de la intensidadI1genera un flujo total1. El flujom1es el que se acopla con la bobina secundaria y, el flujof1no se acopla, recibiendo el nombre de flujo de dispersin de la bobina primaria.Con respecto a las tensiones

1.El voltaje de entrada al primarioEPse divide en dos partes:

que es el flujo de dispersin de la bobina primariaf1.

que es el flujo acoplado o mutuo con la bobina secundariam.

2.Del mismo modo obtenemos las tensiones correspondientes a los flujos que acontecen en la bobina secundaria:

En este ltimo dibujo podemos observar como los flujos de acoplamiento se asocan entre si dando lugar am.Asimismo, los flujosf1yf2dan lugar a dos tensiones como ya hemos explicado :Ef1yEf2. Estas tensiones las podemos considerar en el estudio del transformador real como dos reactancias porque son dos cadas de tensin provocadas por los flujos de dispersin de las dos bobinas. De esta forma podemos calcular el valor real de estas dos reactancias con las siguientes ecuaciones:

teniendo el siguiente circuito equivalente de un transformador real con carga:

TantoR1comoR2, representan las resistencias de las bobinas primaria y secundaria respectivamente.

Circuito equivalente de un transformador real.En la pgina:Circuitos equivalentes 1hemos visto como se desarrolla el sistema para reducir un circuito equivalente con un transformador ideal. Aunque el proceso es el mismo, existen algunas diferencias con el circuito equivalente de un transformador real, algo que vamos a ver en esta pgina.

Este primer dibujo representa un transformador real simplificado. Como podis observar no estan representadas todas las caractersticas propias de un transformador real y la razn es que no tiene carga, por consiguiente las impedancias se pueden despreciar. Esto sucede porque la intensidad que sale de la bobina secundariaI2es0. As que no vamos a insistir ms en el circuito del transformador real sin carga porque no tienen nada ms que explicar.

En este dibujo, como ya sabemos, representa un circuito con un transformador real con carga. As que vamos a comenzar a simplificarlo.La intensidadIpes muy superior a la intensidadI0, por lo tanto, podemos ignorar esta intensidad y la inductancia y la reactancia. Nos quedara por tanto el siguiente circuito:

Del mismo modo que hicimos en la pgina:Circuitos equivalentes 1pasamos todos los componentes elctricos a la izquierda del transformador, de esta forma podremos eliminar el transformador del dibujo, que nos quedara de esta manera:

Ahora nos queda sumar los componentes para sacar sus ecuaciones:

reducindose el circuito de la siguiente forma:

ComoRpyXpson dos elementos resistivos podemos combinarlos para conocer la impedancia total y reducir todava ms el circuito. Obtenemos la siguiente impedancia total del transformador realZp:

con el consiguiente nuevo dibujo:

La impedancia total del transformador realZpes importante y lo suministra el fabricante, porque cuando se conecta una carga hay una cada de tensin interna, lo cual da a entender queZpafecta a la hora de regular la tensin del transformador.

Transformadores monofsicos.Los transformadores de instrumentacin.Los transformadores para instrumentacin estn diseados para poder medir tensiones e intensidades elevadas por aparatos de medida como voltmetros y ampermetros.Adems, garantizan la seguridad del tcnico que tiene que realizar las mediciones al tener las bobinas aisladas.Existen dos tipos de transformadores de instrumentacin.

1. Transformador de corriente:

Son los transformadores diseados para poder medir altos niveles de intensidad. La construccin fsica del transformador de corriente o intensidad, se basa en una bobina primaria de pocas vueltas con un alambre muy grueso, en cambio, la bobina secundaria tiene muchas espiras (vueltas) con un alambre bastante fino. El funcionamiento tcnico del transformador de corriente consiste en elevar la tensin para poder disminuir la intensidad. El ampermetro que se utiliza para tomar la medida de amperios, se coloca a la salida del transformador, es decir, en la bobina secundaria. Normalmente cuando se coloca un ampermetro se hace en serie para poder tomar la medida, esto es as porque de otra manera fundiriamos el fusible que acostumbran a utilizar como medida de seguridad estos aparatos. Pero para poder medir la intensidad de un transformador de corriente, el ampermetro se coloca en paralelo, no hay ningn problema porque no existe ninguna carga, o dicho de otro modo, el ampermetro es la carga que colocamos al transformador.Este tipo de transformador, tambin se utiliza para poder monitorizar la lnea de alta tensin desde una sala de control elctrica.

2. Transformador de potencial:

Con el transformador de potencial lo que pretendemos medir es la tensin o la potencia de lnea con un voltmetro. La constitucin fsica del transformador de potencia consiste en dos bobinas. La bobina primaria tiene muchas espiras o vueltas y, en cambio, la bobina secundaria tiene pocas espiras o vueltas.El voltmetro se coloca en paralelo con la bobina secundaria. Para proteger al tcnico se conecta una de las salidas de la bobina secundaria a la masa. Normalmente, este tipo de transformador tiene una tensin en el secundario de 115 V, aunque depende de las especificaciones tcnicas del fabricante. A diferencia del transformador de corriente, en la bobina primaria del transformador de potencial se conectan dos fases o lneas de tensin. Asimismo, este tipo de transformador tambin es utilizado para monitorizar las tensiones en las salas de control elctricas.Los transformadores de corriente constante.Como su nombre indica, este tipo de transformador esta diseado con la intencin de mantener una intensidad constante. Para ello las dos bobinas, primaria y secundaria, son colocadas en la misma seccin del ncleo, de esta forma se disminuye considerablemente el flujo de dispersin. Asimismo, la permeabilidad del ncleo es muy baja porque el ncleo esta muy saturado gracias al flujo de dispersin.El funcionamiento tcnico de un transformador de corriente constante es debido a que las dos bobinas funcionan como dos electroimanes. Al ser electroimanes, existe un rechazo entre las dos bobinas por la polaridad que tienen cada una. Aqu tendriamos que recordar, que dos polos iguales de dos imanes se rechazan mutuamente, mientras que dos polos desiguales se atraen. Lo que ocurre fsicamente es que la bobina secundaria se desplaza hacia arriba o hacia abajo segn vara la carga y, por tanto, el grado de rechazo por parte de la bobina primaria. De esta manera, siempre se tiene una corriente constante, porque la bobina secundaria es mvil.Cuando la carga aumenta lo que sucede en la bobina primaria es que disminuye la fuerza magnetomotriz, por lo tanto, disminuye el poder de rechazo de la bobina primaria. De igual manera si disminuye las fuerza magnetomotriz de la bobina primaria tambin lo hace la fuerza magnetomotriz de la bobina secundaria (tambin disminuye el poder de rechazo de esta bobina), lo cual hace que las dos bobinas se acerquen. Cuanto ms se aumenta la carga ms cerca se encuentra la bobina secundaria de la bobina primaria.En este tipo de transformador el voltaje vara con la carga, pero la intensidad se mantiene siempre constante.El transformador toroidal.El transformador toroidal consiste en un transformador de corriente, como los ya explicados ms arriba en esta misma pgina. La diferencia se encuentra en el ncleo y en la bobina primaria que utilizan.El ncleo toroidal esta laminado, la bobina secundaria se encuentra enrollada en el ncleo toroidal, mientras que la bobina primaria consiste en un conductor que atraviesa el ncleo por el centro vacio.Resultan bastante econmicos y se suelen utilizar para medir intensidades superiores a los 100A. Al igual que los transformadores de intensidad, son usados para monitorizar las intensidades de lnea en una sala de control elctrico.El transformador de frecuencia.El transformador de frecuencia se utiliza para aparatos electrnicos complejos porque se reduce el gasto econmico de capacitancias, inductancias, resistencias, etc. Los ncleos de estos transformadores son de una aleacin especial de acero y nquel para disminuir las prdidas por histresis debido al calentamiento que sufre el transformador, a mayor frecuencia ms incremento de corrientes parsitas y prdidas por histresis. Con el ncleo de acero y nquel se consigue disminuir la densidad de flujo.El transformador de impedancia.El transformador de impedancia es utilizado en juguetes elctricos, lmparas fluorescentes, soldadores de arco, hornos de arco, quemadores de petrleo, lmparas de nen, reguladores de potencia.Al tener una impedancia elevada, si el transformador entra en cortocircuito no se sobrecalienta.El transformador de calentamiento.El transformador de calentamiento por induccin es un tipo de transformador diseado especialmente para producir aceros y aleaciones en los llamados hornos de induccin.

Transformadores trifsicos.Los transformadores trifsicos son utilizados para el suministro o el transporte de energa a grandes distancias de sistemas de potencias elctricas. Lo que normalmente conocemos como la distribucin elctrica, pero a grandes distancias.Quizs hallas oido hablar de los bancos de transformadores. Pues bien, los bancos de transformadores consisten en tres transformadores monofsicos conectados entre ellos para simular un transformador trifsico. Esto estara muy bien para el caso de que se desee tener un transformador monofsico de repuesto para los casos de averas, pero la realidad es que los transformadores trifsicos resultan ms econmicos, es decir, un transformador trifsico es ms barato que tres transformadores monofsicos. Adems, esta la relacin de tamao, un nico transformador trifsico siempre ser ms pequeo que un banco de transformadores monofsicos.Tanto los bancos de transformadores monofsicos como el transformador trifsico se pueden conectar de diferentes formas. En el caso del banco de transformadores monofsicos lo veremos en esta pgina:Banco de transf.. En el caso del transformador trifsico, solo hay que decir que los devanados de las bobinas estn conectadas internamente y, estas conexiones pueden ser en estrella o en tringulo.Tambin tenemos que resaltar que existen dos tipos de transformadores trifsicos:

1. Transformador trifsico de tipo ncleo:

2. Transformador trifsico de tipo acorazado:

Nota :La diferencia de un transformador trifsico de tipo ncleo y de otro de tipo acorazado, esta en que en un transformador trifsico de tipo acorazado las tensiones estn menos distorsionadas en las salidas de las fases. Lo cual hace mejor al transformador trifsico de tipo acorazado.