Transformador
Un transformador es un componente pasivo que transfiere energía eléctrica de un circuito eléctrico a otro circuito, o múltiples circuitos . Una corriente variable en cualquier bobina del transformador produce un flujo magnético variable en el núcleo del transformador, que induce una fuerza electromotriz variable a través de cualquier otra bobina enrollada alrededor del mismo núcleo. La energía eléctrica se puede transferir entre bobinas separadas sin una conexión metálica (conductora) entre los dos circuitos. La ley de inducción de Faraday , descubierta en 1831, describe el efecto de voltaje inducido en cualquier bobina debido a un flujo magnético cambiante rodeado por la bobina.
Los transformadores se utilizan más comúnmente para aumentar los voltajes de CA bajos a alta corriente (un transformador elevador) o disminuir los voltajes de CA altos a baja corriente (un transformador reductor) en aplicaciones de energía eléctrica y para acoplar las etapas de los circuitos de procesamiento de señales. . Los transformadores también se pueden usar para aislamiento, donde el voltaje de entrada es igual al voltaje de salida, con bobinas separadas no unidas eléctricamente entre sí. Desde la invención del primer transformador de potencial constante en 1885, los transformadores se han vuelto esenciales para la transmisión , distribución y utilización de energía eléctrica de corriente alterna. [2]Se encuentra una amplia gama de diseños de transformadores en aplicaciones de energía eléctrica y electrónica. Los transformadores varían en tamaño, desde transformadores de RF de menos de un centímetro cúbico de volumen, hasta unidades que pesan cientos de toneladas que se utilizan para interconectar la red eléctrica .
. . . (ecuación 1) [a] [3]
. . . (ecuación 2)
Donde es el voltaje instantáneo , es el número de vueltas en un devanado, dΦ / dt es la derivada del flujo magnético Φ a través de una vuelta del devanado en el tiempo ( t ), y los subíndices P y S denotan primario y secundario.
Relación de vueltas . . . (ecuación 3)
Transformador ideal conectado con la fuente V
P en el primario y la impedancia de carga Z
L en el secundario, donde 0 <Z
L <∞.
Transformador ideal y ley de inducción.
Flujo de fuga de un transformador
Circuito equivalente de transformador real
Transformador de instrumento, con punto de polaridad y marcas X1 en el terminal del lado de BT
Condición de sobreexcitación del transformador de potencia causada por una frecuencia disminuida; flujo (verde), características magnéticas del núcleo de hierro (rojo) y corriente de magnetización (azul).
Forma de núcleo = tipo de núcleo; forma de la cáscara = tipo de la cáscara
Transformador de núcleo laminado que muestra el borde de las laminaciones en la parte superior de la foto
Laminaciones de transformador EI intercaladas que muestran espacios de aire y trayectorias de flujo
Laminar el núcleo reduce en gran medida las pérdidas por corrientes parásitas
Transformador de núcleo toroidal pequeño
Los devanados suelen estar dispuestos de forma concéntrica para minimizar las fugas de flujo.
Corte la vista a través de los devanados del transformador. Leyenda:
Blanco : Aire, líquido u otro medio aislante
Espiral verde : Acero al silicio de grano orientado
Negro : Devanado primario
Rojo : Devanado secundario
Vista en corte del transformador sumergido en líquido. El conservador (depósito) en la parte superior proporciona aislamiento de líquido a atmósfera a medida que cambia el nivel de refrigerante y la temperatura. Las paredes y las aletas proporcionan la disipación de calor necesaria.
Transformador de subestación en prueba.
Una subestación eléctrica en Melbourne , Australia , que muestra tres de cinco transformadores de 220 kV - 66 kV, cada uno con una capacidad de 150 MVA
Transformador camuflado en Langley City
Transformador en la estación generadora de piedra caliza en Manitoba , Canadá
Esquema de un gran transformador de potencia lleno de aceite 1. Tanque 2. Tapa 3. Tanque conservador 4. Indicador de nivel de aceite 5. Relé Buchholz para detectar burbujas de gas después de una falla interna 6. Tubería 7. Cambiador de tomas 8. Motor de accionamiento para cambiador de tomas 9. Eje de accionamiento para cambiador de tomas 10. Buje de alta tensión (HV) 11. Transformadores de corriente de buje de alto voltaje 12. Buje de baja tensión (BT) 13. Transformadores de corriente de baja tensión 14. Transformador de voltaje de buje para medida 15. Núcleo 16. Yugo del núcleo 17. Las ramas conectan los yugos y los sostienen 18. Bobinas 19. Cableado interno entre las bobinas y el cambiador de tomas 20. Válvula de liberación de aceite 21. Válvula de vacío
El experimento de Faraday con inducción entre bobinas de alambre
[53] Bobina de inducción, 1900, Bremerhaven, Alemania
Transformador de anillo de Faraday
Transformador de forma de carcasa. Boceto utilizado por Uppenborn para describir las patentes de 1885 y los primeros artículos de los ingenieros de ZBD.
[62] Forma de núcleo, frente; forma de concha, espalda. Las primeras muestras de transformadores de potencial constante de alta eficiencia diseñados por ZBD fabricados en la fábrica de Ganz en 1885.
El equipo de ZBD estaba formado por Károly Zipernowsky , Ottó Bláthy y Miksa Déri
Diseño 1886 de Stanley para bobinas de inducción de núcleo abierto con separación ajustable
Placas en forma de "E" para núcleos de transformadores desarrolladas por Westinghouse
