¿Cuál es la relación de transformación de un transformador?

Un transformador es un dispositivo electrónico capaz de modificar magnitudes de funcionamiento y se mide por la relación de transformación, k. Este número indica el cambio, el escalado de un parámetro como la tensión, la corriente, la resistencia o la potencia.

¿Qué es una relación de transformación?

Un transformador no cambia un parámetro en otro, sino que trabaja con sus valores. Sin embargo, se le llama convertidor. Dependiendo de cómo se conecte el devanado primario a la fuente de alimentación, la finalidad del dispositivo cambia.

Estos dispositivos están muy extendidos en los hogares. Su finalidad es suministrar energía a un aparato doméstico de forma que se corresponda con el valor nominal indicado en la ficha técnica del aparato. Por ejemplo, la tensión de la red es de 220 voltios, la batería del teléfono se carga con una fuente de alimentación de 6 voltios. Por lo tanto, es necesario reducir la tensión de la red en un factor de 220:6 = 36,7, este valor se denomina relación de transformación.

Para calcularlo con precisión, es necesario recordar la construcción del propio transformador. Cualquier dispositivo de este tipo tiene un núcleo hecho de una aleación especial y al menos 2 bobinas:

• primaria;
• una bobina secundaria.

La bobina primaria está conectada a la fuente de alimentación, la secundaria a la carga, y puede haber 1 o más. Un devanado es una bobina formada por alambre aislante eléctrico enrollado en un marco, o sin marco. Una revolución completa del cable se denomina bobina. La primera y la segunda bobina están montadas sobre un núcleo, con el que se transfiere la energía entre los devanados.

La relación de transformación de un transformador

Una fórmula especial determina el número de conductores del bobinado y tiene en cuenta todas las características especiales del núcleo utilizado. Por lo tanto, el número de vueltas de las bobinas primarias será diferente en los distintos aparatos, aunque estén conectados a la misma fuente de alimentación. Los devanados se calculan en función de la tensión, si se van a conectar al transformador varias cargas con diferentes tensiones de alimentación, el número de devanados secundarios corresponderá al número de cargas que se conecten.

Conociendo el número de vueltas de cable en los devanados primario y secundario, se puede calcular el k del aparato. Según la definición de GOST 17596-72 "Factor de transformación - La relación entre el número de vueltas del devanado del secundario y el número de vueltas del primario, o la relación entre la tensión del secundario y la del primario en funcionamiento sin carga, excluyendo la caída de tensión en el transformador." Si este factor k es mayor que 1, la unidad es una unidad reductora, si es menor, es una unidad elevadora. En GOST no existe esta distinción, por lo que el número mayor se divide por el número menor y k es siempre mayor que 1.

En el suministro de electricidad, los convertidores ayudan a reducir las pérdidas de transmisión. Para ello, la tensión generada por la central eléctrica se eleva a varios cientos de miles de voltios. A continuación, la tensión se reduce al valor requerido utilizando los mismos dispositivos.

En las subestaciones de tracción que abastecen a las zonas industriales y residenciales se instalan transformadores con reguladores de tensión. De la bobina secundaria se extraen salidas auxiliares cuya conexión permite variar la tensión en un pequeño rango. Esto se hace con una conexión atornillada o un pomo. En este caso, la relación de transformación del transformador de potencia se especifica en su ficha técnica.

Definición y fórmula de la relación de transformación

Resulta que la relación es una constante, que indica el escalado de los parámetros eléctricos, y depende totalmente del diseño del dispositivo. El cálculo de k se realiza de forma diferente para los distintos parámetros. Existen las siguientes categorías de transformadores:

• por tensión;
• actual;
• por la resistencia.

Antes de determinar el coeficiente es necesario medir la tensión a través de las bobinas. El GOST establece que esta medición debe realizarse cuando las bobinas están en reposo. Esto es cuando no hay carga conectada al inversor, la lectura puede mostrarse en la placa de características de la unidad.

La lectura del devanado primario se divide entonces por la lectura del devanado secundario, este será el coeficiente. Si se conoce el número de espiras de cada bobina, se divide el número de espiras de la bobina primaria por el número de espiras de la bobina secundaria. En este cálculo se desprecia la resistencia de la bobina. Si hay varios devanados secundarios, se encuentra un k diferente para cada devanado.

Los transformadores de corriente tienen su propia característica, su devanado primario está conectado en serie con la carga. Las corrientes primaria y secundaria se miden antes de calcular el valor k. La corriente primaria se descompone en la corriente secundaria. Si el número de vueltas está disponible en la hoja de datos, es posible calcular k dividiendo el número de vueltas del cable del devanado secundario por el número de vueltas del cable del devanado primario.

Para calcular el coeficiente de un transformador de impedancia, también llamado transformador de adaptación, primero hay que encontrar las impedancias de entrada y salida. Para ello, se calcula la potencia, que es igual al producto de la tensión y la corriente. La potencia se divide entonces por el cuadrado de la tensión para obtener la resistencia. La fracción de la resistencia de entrada del transformador y la carga con respecto a su circuito primario y la resistencia de entrada de la carga en el circuito secundario dará k del dispositivo.

Hay otra forma de calcularlo. Tienes que encontrar el factor k por tensión y elevarlo al cuadrado, el resultado será similar.

Diferentes tipos de transformadores y sus relaciones

Aunque estructuralmente los convertidores no difieren mucho entre sí, su finalidad es bastante amplia. Existen los siguientes tipos de transformadores, además de los comentados:

• transformador de potencia;
• autotransformador;
• pulso;
• soldadura;
• aislar;
• que coinciden;
• pic-transformador;
• doble estrangulamiento;
• transfluctor;
• rotatorio;
• aire y aceite;
• trifásico.

Una característica del autotransformador es que no hay aislamiento galvánico, los devanados primario y secundario están hechos con el mismo cable, siendo el secundario parte del primario. El transformador de impulsos escala las señales de impulsos rectangulares cortos. El de soldadura funciona en modo de cortocircuito. Los separadores se utilizan cuando se requiere una seguridad eléctrica especial: cuartos húmedos, cuartos con muchos productos metálicos y similares. Su k es principalmente igual a 1.

El transformador pico a pico convierte la tensión sinusoidal en una tensión pulsada. Una reactancia doble es dos bobinas gemelas, pero se refiere a los transformadores en cuanto a sus características de diseño. El transfluctor contiene un núcleo magnético, que tiene un alto valor de magnetización residual, lo que permite utilizarlo como memoria. El giratorio transmite señales a los objetos que giran.

Los transformadores de aire y los transformadores de aceite se diferencian por su forma de refrigeración. Los de base oleosa se utilizan para escalar a gran potencia. Los transformadores trifásicos se utilizan en circuitos trifásicos.

Para más información sobre la relación de transformación del transformador de corriente, consulte la tabla.

Casi todos los dispositivos anteriores tienen un núcleo para transmitir el flujo magnético. El flujo se crea por el movimiento de los electrones en cada bobina, y las corrientes no deben ser nulas. La relación de transformación de la corriente también depende del tipo de núcleo:

• núcleo;
• blindado.

En un núcleo blindado, los campos magnéticos tienen un mayor impacto en el escalamiento.

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