- Tipos de transformadores basados en el nivel de voltaje
- 1. Transformador reductor
- 2. Transformador elevador
- 3. Transformador de aislamiento
- Tipos de transformadores basados en el material del núcleo
- 1. Transformador de núcleo de hierro
- 2. Transformador de núcleo de ferrita
- 3. Transformador de núcleo toroidal
- 4. Transformador de núcleo de aire
- Tipos de transformadores basados en la disposición de los devanados
- Tipos de transformadores según el uso
- 1. Transformadores utilizados en el dominio de energía
- 2. El transformador utilizado en el dominio de la electrónica
Un transformador es un dispositivo ampliamente utilizado en el ámbito eléctrico y electrónico. Es un dispositivo electromagnético que sigue el principio básico del electromagnetismo descubierto por Michael Faraday. Hemos cubierto la construcción y operación de Transformers en detalle en el tutorial anterior. Aquí cubriremos diferentes tipos de transformadores utilizados en diferentes tipos de aplicaciones. Sin embargo, todos los tipos de transformadores siguen los mismos principios pero tienen un método de construcción diferente. Y con un poco de esfuerzo también puede construir su propio transformador, pero al construir el transformador, siempre debe seguir las técnicas de protección del transformador.
Tipos de transformadores basados en el nivel de voltaje
Un transformador puede tener varios tipos de construcción. El transformador no tiene ninguna conexión eléctrica de un lado a otro; aún así, las dos bobinas eléctricamente independientes pueden conducir la electricidad por flujo electromagnético. Un transformador puede tener múltiples bobinas o devanados en el lado primario, así como en el secundario. En varios casos, varios lados primarios, donde dos bobinas están conectadas en serie, a menudo se denominan como centro roscado. Esta condición de roscado central también se puede ver en el lado secundario.
Los transformadores se pueden construir de manera que puedan convertir el nivel de voltaje del lado primario en el lado secundario. Dependiendo del nivel de voltaje, el transformador tiene tres categorías. Transformador reductor, elevador y de aislamiento. Para el transformador de aislamiento, el nivel de voltaje es el mismo para ambos lados.
1. Transformador reductor
El transformador reductor se utiliza tanto en el ámbito de la electrónica como en el eléctrico. Un transformador reductor convierte el nivel de voltaje primario en un voltaje más bajo a través de la salida secundaria. Esto se logra mediante la relación de los devanados primario y secundario. Para los transformadores reductores, el número de devanados es mayor en el lado primario que en el secundario. Por lo tanto, la relación de bobinado general del primario y el secundario siempre permanece por encima de 1.
En electrónica, muchas aplicaciones funcionan con 5 V, 6 V, 9 V, 12 V, 24 V o, en algunos casos, 48 V. Para convertir el voltaje de la toma de corriente monofásica de 230 VCA al nivel de voltaje bajo deseado, se requieren transformadores reductores. Tanto en instrumentación como en muchos tipos de equipos eléctricos, el transformador reductor es el requisito principal para la sección de potencia. También se utilizan en adaptadores de corriente y circuitos de carga de teléfonos móviles.
En electricidad, los transformadores reductores se utilizan en sistemas de distribución eléctrica que funcionan con muy alto voltaje para garantizar una solución rentable y de bajas pérdidas para los requisitos de suministro de energía a larga distancia. Para convertir el alto voltaje en una línea de suministro de bajo voltaje, se utiliza un transformador reductor.
2. Transformador elevador
El transformador elevador es exactamente opuesto al transformador reductor. El transformador elevador aumenta el voltaje primario bajo a un voltaje secundario alto. Nuevamente, se logra mediante la relación entre la relación de bobinado primario y secundario. Para el transformador elevador, la relación entre el devanado primario y el secundario sigue siendo inferior a 1. Eso significa que el número de vueltas en el devanado secundario es mayor que en el devanado primario.
En electrónica, los transformadores elevadores se utilizan a menudo en estabilizadores, inversores, etc., donde el bajo voltaje se convierte en un voltaje mucho más alto.
Un transformador elevador también se utiliza en la distribución de energía eléctrica. Se requiere alto voltaje para aplicaciones relacionadas con la distribución de energía. El transformador elevador se utiliza en la red para aumentar el nivel de voltaje antes de la distribución.
3. Transformador de aislamiento
El transformador de aislamiento no convierte ningún nivel de voltaje. La tensión primaria y la tensión secundaria de un transformador de aislamiento siempre son las mismas. Esto se debe a que la relación del devanado primario y secundario siempre es igual a 1. Eso significa que el número de vueltas en el devanado primario y secundario es el mismo en el transformador de aislamiento.
El transformador de aislamiento se utiliza para aislar el primario y el secundario. Como se discutió anteriormente, el transformador no tiene ninguna conexión eléctrica entre el primario y el secundario, también se usa como barrera de aislamiento donde la conducción ocurre solo con el flujo magnético. Se utiliza con fines de seguridad y para cancelar la transferencia de ruido de primario a secundario o viceversa.
Tipos de transformadores basados en el material del núcleo
El transformador transfiere la energía mediante la conducción de un flujo electromagnético a través de un material del núcleo. Los diferentes materiales del núcleo producen una densidad de flujo diferente. Dependiendo de los materiales del núcleo, se utilizan varios tipos de transformadores en el dominio de la energía y la electrónica.
1. Transformador de núcleo de hierro
El transformador de núcleo de hierro utiliza múltiples placas de hierro blando como material del núcleo. Debido a las excelentes propiedades magnéticas del hierro, el enlace de flujo del transformador de núcleo de hierro es muy alto. Por lo tanto, la eficiencia del transformador de núcleo de hierro también es alta.
Las placas de núcleo de hierro dulce pueden estar disponibles en múltiples formas y tamaños. Las bobinas de la bobina primaria y secundaria enrolladas o envueltas en un formador de bobinas. Después de eso, el formador de bobinas se monta en placas de núcleo de hierro dulce. Dependiendo del tamaño y las formas del núcleo, se encuentra disponible en el mercado un tipo diferente de placas de núcleo. Pocas formas comunes son E, I, U, L, etc. Las placas de hierro son delgadas y se agrupan varias placas para formar el núcleo real. Por ejemplo, los núcleos tipo E están hechos con placas delgadas con un aspecto de letra E.
Los transformadores con núcleo de hierro se utilizan ampliamente y suelen ser más pesados en peso y forma.
2. Transformador de núcleo de ferrita
Un transformador de núcleo de ferrita utiliza un núcleo de ferrita debido a su alta permeabilidad magnética. Este tipo de transformador ofrece pérdidas muy bajas en la aplicación de alta frecuencia. Debido a esto, los transformadores de núcleo de ferrita se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia, como en la fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS), aplicaciones relacionadas con RF, etc.
Los transformadores de núcleo de ferrita también ofrecen diferentes tipos de formas, tamaños según los requisitos de la aplicación. Se utiliza principalmente en aplicaciones electrónicas más que eléctricas. La forma más común en el transformador de núcleo de ferrita es el núcleo E.
3. Transformador de núcleo toroidal
El transformador de núcleo toroidal utiliza material de núcleo con forma toroidal, como núcleo de hierro o núcleo de ferrita. Los toroides son un material de núcleo en forma de anillo o rosquilla y se utilizan ampliamente para un rendimiento eléctrico superior. Debido a la forma del anillo, la inductancia de fuga es muy baja y ofrece una inductancia y factores Q muy altos. Los devanados son relativamente cortos y el peso es mucho menor que el de los transformadores tradicionales de la misma clasificación.
4. Transformador de núcleo de aire
El transformador Air Core no utiliza ningún núcleo magnético físico como material del núcleo. El enlace de flujo del transformador de núcleo de aire se realiza en su totalidad utilizando el aire.
En el transformador de núcleo de aire, la bobina primaria se alimenta con corriente alterna que produce un campo electromagnético a su alrededor. Cuando se coloca una bobina secundaria dentro del campo magnético, según la ley de inducción de Faraday, la bobina secundaria se induce con un campo magnético que se utiliza además para alimentar la carga.
Sin embargo, el transformador de núcleo de aire produce una baja inductancia mutua en comparación con el material del núcleo físico, como el hierro o el núcleo de ferrita.
Se utiliza en productos electrónicos portátiles y en aplicaciones relacionadas con la radiofrecuencia. Debido a la ausencia de material de núcleo físico, es muy ligero en términos de peso. El transformador de núcleo de aire correctamente ajustado también se utiliza en soluciones de carga inalámbrica, donde los devanados primarios se construyen dentro del cargador y los devanados secundarios se encuentran dentro del dispositivo objetivo.
Tipos de transformadores basados en la disposición de los devanados
El transformador se puede clasificar mediante órdenes de bobinado. Uno de los tipos más populares son los transformadores de bobinado automático.
Transformador de bobinado automático
Hasta ahora, el devanado primario y secundario es fijo, pero en el caso de un transformador de bobinado automático, la bobina primaria y secundaria se pueden conectar en serie y el nodo central con derivación es móvil. Dependiendo de la posición de la toma central, se puede variar la tensión secundaria.
El auto no es la forma abreviada de Automático; más bien es para notificar a uno mismo o bobina simple. Esta bobina forma una relación que consta de dos partes, primaria y secundaria. La posición del nodo de la toma central determina la relación primaria y secundaria, variando así el voltaje de salida.
El uso más común es el V ARIAC, un instrumento para producir CA variable a partir de una entrada de CA constante. También se utiliza en aplicaciones relacionadas con la transmisión y distribución de energía donde es necesario cambiar las líneas de alto voltaje con frecuencia.
Tipos de transformadores según el uso
También hay varios tipos de transformadores disponibles que funcionan en un dominio específico. Tanto en el sector de la electrónica como en el eléctrico, se utilizan varios transformadores dedicados como transformador reductor o elevador según la aplicación de la aplicación. Por lo tanto, los transformadores se pueden clasificar de la siguiente manera en función del uso:
1. Dominio de poder
- Transformador
- Transformador de medida
- Transformador de distribución
2. Dominio de la electrónica
- Transformador de pulso
- Transformador de salida de audio
1. Transformadores utilizados en el dominio de energía
En Eléctrico, el dominio de Energía se ocupa de la generación, medición y distribución de energía. Sin embargo, es un campo muy grande donde los transformadores son una parte esencial para acomodar una conversión de energía segura y una entrega de energía exitosa a la subestación y a los usuarios finales.
Los transformadores que se utilizan en el dominio de la energía pueden ser tanto exteriores como interiores, pero en su mayoría exteriores.
(a) Transformador de potencia
Los transformadores de potencia son de mayor tamaño y se utilizan para transferir la energía a la subestación o al suministro eléctrico público. Este transformador actúa como puente entre el generador de energía y la red de distribución primaria. Dependiendo de la potencia nominal y la especificación, los transformadores de potencia se pueden clasificar en tres categorías: transformadores de potencia pequeños, transformadores de potencia media y transformadores de potencia grandes. La clasificación puede ser de más de 30 KVA a 500-700 KVA o, en algunos casos, puede ser igual o superior a 7000 KVA para transformadores de potencia nominal pequeños. El transformador de potencia de clasificación media puede ser de hasta 50-100 MVA, mientras que los transformadores de potencia de clasificación grande son capaces de manejar más de 100 MVA.
Debido a la muy alta generación de energía, la construcción de un transformador de potencia también es fundamental. La construcción incluye periféricos aislantes sólidos y un sistema de refrigeración bien equilibrado. Los transformadores de potencia más comunes están llenos de aceite.
El principio principal del transformador de potencia es convertir la corriente alta de bajo voltaje en una corriente baja de alto voltaje. Esto es necesario para minimizar la pérdida de energía en el sistema de distribución de energía.
Otro parámetro importante para el transformador de potencia es la disponibilidad de fase. Normalmente, los transformadores de potencia funcionan en sistemas trifásicos, pero en algunos casos, también se utilizan pequeños transformadores de potencia monofásicos. Los transformadores de potencia trifásicos son los más costosos y eficientes que los transformadores de potencia monofásicos.
(b) Transformador de medida
El transformador de medida a menudo se denomina transformador de medida. Este es otro instrumento de medición de uso común en el dominio de la energía. Se utiliza un transformador de medida para aislar la energía principal y convertir la corriente y el voltaje en una proporción menor a su salida secundaria. Al medir la salida, se pueden medir la fase, la corriente y el voltaje de la línea de alimentación real.
La imagen de arriba muestra la construcción del transformador de corriente.
(c) Transformador de distribución
Se utiliza en la última fase del sistema de distribución de energía. Los transformadores de distribución son transformadores reductores, que convierten el alto voltaje de la red en el voltaje requerido por el cliente final, 110 V o 230 V. También puede ser monofásico o trifásico.
Los transformadores de distribución pueden tener una forma más pequeña o más grande, según la capacidad de conversión o las calificaciones.
Los transformadores de distribución se pueden clasificar según el tipo de aislamiento que utilizan. Puede ser de tipo seco o sumergido en líquido. Está hecho con placas de acero laminado construidas principalmente en forma de C como material central.
El transformador de distribución también tiene un tipo diferente de clasificación según la ubicación en la que se utiliza. El transformador se puede montar en un poste de servicios públicos, de ser así, se denomina transformadores de distribución montados en poste. Puede colocarse dentro de una cámara subterránea, montarse sobre una plataforma de hormigón (transformador de distribución montado en plataforma) o dentro de una caja de acero cerrada.
Generalmente, los transformadores de distribución tienen una clasificación de menos de 200 kVA.
2. El transformador utilizado en el dominio de la electrónica
En electrónica, se utilizan varios pequeños transformadores en miniatura que se pueden montar en PCB o se pueden fijar dentro de la carcasa del producto pequeño.
(a) Transformador de pulso
Los transformadores de pulsos son uno de los transformadores montados en PCB más utilizados que producen pulsos eléctricos en una amplitud constante. Se utiliza en varios circuitos digitales donde se necesita la generación de pulsos en un entorno aislado. Por lo tanto, los transformadores de pulsos aíslan el primario y el secundario y distribuyen los pulsos primarios al circuito secundario, a menudo compuertas o controladores lógicos digitales.
Los transformadores de pulsos correctamente construidos deben necesitar un aislamiento galvánico adecuado, así como pequeñas fugas y capacitancia parásita.
(b) Transformador de salida de audio
Audio Transformer es otro transformador de uso común en el dominio de la electrónica. Se utiliza especialmente en aplicaciones relacionadas con el audio donde se requiere la adaptación de impedancia. El transformador de audio equilibra el circuito del amplificador y las cargas, normalmente un altavoz. El transformador de audio puede tener múltiples bobinas primarias y secundarias, separadas o con derivación central.
Por lo tanto, hemos cubierto varios tipos de transformadores, además de que existen otros transformadores de propósito especial, pero están fuera del alcance de este artículo.