La corriente alterna monofásica es un método de transmisión de corriente alterna mediante dos hilos. Dado que la eficiencia de transmisión de energía es baja en comparación con la CA trifásica, no se usa como método para la transmisión y distribución de energía en alta tensión, y se usa principalmente para transmitir energía eléctrica de bajo voltaje (líneas de luz de bajo voltaje).
No todos los sistemas eléctricos están diseñados para funcionar con el mismo tipo de corriente de forma que en ocasiones se necesita transformar la corriente. Un transformador eléctrico es una máquina que permite modificar algunos parámetros de la corriente eléctrica como la intensidad y la tensión de un circuito eléctrico sin variar la potencia y la frecuencia.
¿Qué es un transformador monofásico?
Un transformador monofásico es un dispositivo para modificar los parámetros de una corriente alterna monofásica. La entrada y salida de corriente se realiza con corriente alterna monofásica.
Estos tipos de transformadores eléctricos permiten reducir el voltaje a un valor adecuado para utilizarlo en otros dispositivos sin variar la frecuencia. Físicamente está formado por un núcleo de hierro magnético que actúa como componente magnético, y una parte eléctrica formada por un devanado de cobre.
¿Para qué sirve un transformador monofásico?
Para reducir pérdidas por el calor durante el transporte de la energía a largas distancias se debe reducir el rozamiento de la corriente eléctrica a través de los cables de alto voltaje. Esto significa que para compensar la bajada de la resistencia se debe aumentar la intensidad de corriente de acuerdo con la ley de Ohm.
Sin embargo, esta corriente se debe volver a transformar para que se pueda utilizar en nuestros hogares. Los transformadores de potencia son los dispositivos que reducen el voltaje a la tensión que necesitamos.
Los transformadores monofásicos también se utilizan como estabilizadores de tensión de un aparato eléctrico. Cuando en un devanado primario se alcanza la tensión nominal, el núcleo se satura y el devanado secundario se mantiene.
En la industria los transformadores monofásicos se utilizan en la mayoría de procesos formados por un circuito de campo magnético que necesita que la potencia se mantenga invariable o para aislar un circuito.
Algunos ejemplos de aplicaciones industriales en que los transformadores monofásicos tienen una relevancia importante son:
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La producción y fabricación de dispositivos electrónicos.
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Fabricación de dispositivos audiovisuales como televisores.
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Generación lumínica en centros comerciales y recintos deportivos.
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En las áreas urbanas se utilizan para generar iluminación con una tensión más baja.
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Sistemas de alumbrado público en carreteras y urbanizaciones.
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Para controlar sistemas eléctricos.
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Para transmitir y distribuir electricidad a otros sistemas eléctricos.
¿Cómo funciona un transformador monofásico?
Un transformador monofásico está compuesto por dos bobinas de cable enroscado alrededor de un núcleo de hierro. Una de las dos bobinas será la bobina primaria que también se conoce como bobina inductora, la bobina secundaria también se conoce como bobina inducida. Si se tratase de un transformador trifásico, éste estaría compuesto por tres bobinas.
El principio de funcionamiento se basa en la ley de Faraday. Según Faraday, el voltaje que se desarrolla en un circuito eléctrico cerrado es conforme a la velocidad con que se transforme en el tiempo.
La corriente eléctrica entra por el bobinado primario, cuando pasa por los campos magnéticos rotatorios del interior se convierte en corriente alterna. Finalmente, al pasar a través de las bobinas alternas y de los diodos se convierten nuevamente en corriente continua.
Por ejemplo, si la tensión eléctrica de entrada es de 220 voltios y el número de espiras de la bobina secundaria es 200 veces mayor que el de la primaria, su tensión será de 44000 voltios.
Al mismo tiempo, debido a que la relación entre potencia, intensidad y tensión es P=I*V de acuerdo con la fórmula de la potencia, en un transformador ideal la potencia eléctrica en ambas bobinas sería la misma.
La principal ventaja de los transformadores monofásicos es que se puede variar la tensión y la intensidad de corriente de salida según se desee.
Partes de un transformador monofásico
Las principales partes de los transformadores monofásicos son:
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El núcleo del transformador: normalmente está formado por material ferromagnético y cuyo objetivo es mantener el flujo electromagnético.
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Las bobinas inductora e inducida: es el cable conductor que normalmente es cobre que se encuentra enrollado en el núcleo. La diferencia entre transformadores se basa en la diferencia de espiras entre el inductor y el inducido. Una capa aislante que habitualmente es de barniz recubre las bobinas.
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Cambiador de tapas o derivaciones: Este es un dispositivo habitualmente mecánico que puede alterarse para variar el voltaje de salida del transformador.
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Sistema de ventilación: este sistema disipa el calor generado por el transformador. La eficiencia del transformador es inversamente proporcional al calor que genera cuando trabaja.
Características de un transformador monofásico
Las características básicas que tienen todos los transformadores eléctricos son:
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La frecuencia de entrada y salida del transformador es idéntica.
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Su funcionamiento se basa en la ley de Faraday y las leyes de la inducción electromagnética.
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Las bobinas primarias y secundarias no tienen ninguna conexión eléctrica y la transferencia energética se realiza por el flujo magnético.
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No se utilizan partes móviles, por lo tanto, no se producen pérdidas por fricción.
