Se le llama transformador a aquella máquina diseñada especialmente para variar algunas de las funciones de la corriente alterna, como el voltaje o la intensidad, y que, en caso de funcionar adecuadamente, mantiene constante la frecuencia y la potencia. Esto lo logra convirtiendo la electricidad que llega al devanado de entrada en magnetismo, para posteriormente volver a convertirla en electricidad en el devanado de salida. Para entender un poco mejor cómo es que estas máquinas llevan a cabo la transformación de energía, en esta ocasión hablaremos de los componentes de un transformador, de su funcionamiento básico y de los diferentes tipos de transformadores que existen.
Los elementos básicos que componen un transformador son dos: el núcleo y los devanados. El núcleo, como su nombre lo indica, es el elemento central del transformador y es la parte por la que es conducido el flujo magnético en el que se transforma la electricidad una vez ingresada al transformador. El núcleo se compone de columnas en las que se montan los devanados, estas columnas se unen entre ellas mediante culatas. El núcleo actúa como conductor magnético y debe estar fabricado con chapas de acero de silicio con aislamiento entre ellas.
Los devanados se componen de un par de bobinas: la primaria y la secundaria, siendo la primaria por la que se aplica la tensión de entrada al transformador, y la secundaria por la que se obtiene la tensión de salida. La relación existente entre las vueltas del hilo de cobre en la bobina primaria y secundaria determina la relación de transformación y en todo caso, el hilo de cobre debe estar recubierto de una capa aislante, siendo el barniz el aislante que se utiliza más comúnmente.
El funcionamiento de un transformador tiene sus bases en la inducción electromagnética. Esto explica que al momento de aplicar una tensión en el devanado primario, es decir, una fuerza electromotriz, se origine un flujo magnético en el núcleo del equipo. Es este flujo el que origina la fuerza electromagnética que viaja desde el devanado primario hasta el secundario. Pero hay un detalle fundamental para el funcionamiento de un transformador y es que la corriente que recibe debe ser del tipo alterna, pues de otro modo no se producirá la variación de flujo entre el devanado primario y el secundario.
Una vez explicadas las bases de su funcionamiento podemos comenzar con la presentación de los diferentes tipos de transformadores eléctricos, los que para su fácil identificación se clasifican en dos grandes grupos: de potencia y de medida. La diferencia entre ellos es que, mientras que con el transformador de potencia se varían los valores de tensión en el circuito de corriente alterna sin que la potencia presente modificaciones, con un transformador de medida se varían los valores de grandes tensiones con el fin de poder medirlas sin peligro.
En el primer grupo encontramos los transformadores eléctricos elevadores, los reductores, los autotransformadores y los de potencia con derivación. Un transformador eléctrico elevador sirve para aumentar el voltaje de entrada al momento de salir por el devanador secundario, por lo que el número de vueltas del hilo de cobre en el embobinado secundario debe ser mayor que en el primario. Por su parte, un transformador eléctrico reductor funciona a la inversa, es decir, disminuyendo el voltaje de salida en relación con el voltaje de entrada gracias al menor número de vueltas al hilo de cobre que presenta en el embobinado o devanado secundario. Cabe mencionar que cualquier transformador puede actuar como elevador o reductor dependiendo de la manera en que se haga la instalación del mismo.
En los casos en que únicamente se requiera cambiar el valor del voltaje mínimamente se recomienda usar un autotransformador. El autotransformador funciona por el montaje de bobinas de manera sumatoria, de forma que la tensión de entrada sólo recorre un determinado número de espiras en el embobinado primario, pero hace el recorrido completo del embobinado secundario, en pocas palabras: la tensión ingresa al transformador en un punto intermedio de la bobina primaria.
El último tipo de transformador de potencia es el de derivación, que no es más que un transformador elevador o reductor con un número de espiras variable dependiendo de las necesidades del sistema eléctrico. Para hacer el ajuste en el número de espiras es necesario que el transformador no esté en marcha y se recomienda que la diferencia de valores se maneje en un rango de 2,5%.
En la categoría de transformadores de medida encontramos los de intensidad y los de potencial. Un transformador de intensidad funciona tomando una muestra de la corriente en el devanado primario para reducirlo hasta un nivel que resulte seguro de medir. Para lograr esto presenta algunas variaciones respecto al diseño básico de un transformador: el devanado secundario se enrolla en un anillo ferromagnético por el que pasa el devanado primario, el que está compuesto por un solo conductor. El anillo ferromagnético de este tipo de transformador es el encargado de recoger la muestra del flujo magnético del devanado primario para inducir una tensión y hacer que la corriente circule por la bobina del devanado secundario. El caso del transformador eléctrico potencial es un poco diferente pues se compone de un devanado primario de alta tensión y un devanado secundario de baja tensión, esto con el fin de permitir que la muestra del primero pueda ser medida.
Además de los tipos de transformadores que acabamos de mencionar existen los trifásicos, los que se construyen usando tres monofásicos o bien, utilizando tres bobinas conectadas a un núcleo común. Los trifásicos son los más utilizados debido a que tanto la generación de electricidad como su transporte se realiza de forma trifásica, y son los compuestos por tres bobinas los más comúnmente empleados al ser más pequeños, económicos y porque ofrecen mayor eficiencia. En próximas entradas hablaremos a mayor detalle de los trifásicos, su funcionamiento y del tipo de conexiones que pueden presentar.
