How does a Transformer work ?

Summary

Los transformadores son dispositivos esenciales en la transmisión de energía eléctrica, capaz de recibir corriente alterna a una tensión y entregarla a otra, lo que mejora la eficiencia de la transmisión a larga distancia. Este video ofrece una visión detallada del funcionamiento y la construcción de un transformador trifásico, partiendo de su forma más simple. Se explica el principio de inducción electromagnética, que es la base de su funcionamiento, y cómo se produce un campo magnético fluctuante en una bobina con corriente alterna. Este campo fluctuante induce una tensión electromotriz en una bobina secundaria a través de un núcleo de material ferromagnético. La relación entre el voltaje de entrada y la tensión inducida se describe, y se menciona cómo se pueden disminuir o aumentar la tensión según el número de vueltas en las bobinas primaria y secundaria. Los transformadores trifásicos utilizan tres transformadores monofásicos con una configuración de bobina ligeramente diferente, donde las bobinas primaria y secundaria están situadas en forma concentrica y se emplean dos más en el transformador trifásico. Se discuten los tipos de bobinados, como el bobinado de disco, y las configuraciones de conexión en delta y estrella. Además, se aborda la importancia de las bobinas de baja tensión y el diseño del núcleo del transformador para minimizar las pérdidas de energía. Finalmente, se menciona el enfriamiento del transformador y cómo se maneja el cambio de volumen del aceite en el tanque conservador. Este resumen ofrece un vistazo general al contenido del video, destacando la importancia y el funcionamiento de los transformadores trifásicos en la entrega de energía eléctrica.

Takeaways

• 🔌 Los transformadores son capaces de recibir energía eléctrica a una tensión y entregársela a otra, mejorando así la eficiencia de transmisión y permitiendo el transporte de energía a largas distancias.
• 🧲 El principio de funcionamiento básico de un transformador es la inducción electromagnética, donde un flujo magnético variable induce una fuerza electromotriz en un circuito.
• 📡 Un campo magnético fluctuante se produce fácilmente con una bobina y un sistema de EMF alternado, y este puede ser vinculado eficazmente a un bobinado secundario con un núcleo de material ferromagnético.
• 🔗 El flujo magnético fluctuante induce una EMF en los bobinajes secundarios debido a la inducción electromagnética, y la suma de las fuerzas electromotrices inducidas en cada vuelta resulta en la EMF neta del bobinado.
• ⚙️ La relación entre la EMF inducida en el bobinado secundario y el voltaje de entrada aplicado en el primario permite entender cómo los transformadores pueden disminuir o aumentar la tensión.
• ⚖️ La conservación de energía requiere que las corrientes primarias y secundarias obedecen una relación específica, lo que afecta el diseño y la operación del transformador.
• 🌀 Los transformadores trifásicos utilizan tres transformadores monofasicos con una configuración de bobina ligeramente diferente, con los bobinajes primarios y secundarios situados concentricamente.
• 🔄 Los transformadores de alta potencia a menudo emplean un tipo especial de bobinado conocido como bobinado de disco, donde se conectan en serie a través de cruces externos e internos.
• ⚡ La conexión en delta de los bobinajes de baja tensión y en estrella de los de alta tensión en un transformador trifásico aumenta la tensión de línea a √3 veces en el lado de alta tensión.
• 📦 Un transformador trifásico puede proporcionar cuatro cables de salida: tres cables de energía trifásica y uno de neutro, lo que requiere de bujías aislantes de alta tensión para conducir la energía eléctrica.
• 🛠 El núcleo del transformador está compuesto de láminas de acero delgadas y aisladas, apiladadas para formar los tres brazos del transformador trifásico, y su propósito es reducir las pérdidas de energía debido a la formación de corrientes parásitas.
• 🔥 Varios tipos de pérdidas de energía ocurren al transferir energía del bobinado primario al secundario, y todas estas pérdidas se disipan como calor, lo que requiere el enfriamiento del transformador inmersión en aceite dentro de una bobina de enfriamiento.

Q & A

¿Cómo funcionan los transformadores para mejorar la eficiencia de transmisión de energía?

Los transformadores mejoran la eficiencia de transmisión al recibir energía eléctrica a una tensión y entregársela a otra, lo que permite transferir la energía a mayores distancias con menor pérdida.

¿Qué principio fundamental rige el funcionamiento de un transformador?

El principio fundamental de funcionamiento de un transformador es la inducción electromagnética, que produce una fuerza electromotriz fluctuante en un circuito debido a un campo magnético cambiante.

¿Cómo se produce el campo magnético en un transformador?

Un campo magnético se produce alrededor de un conductor que lleva corriente. Un bobinado en un transformador puede generar un campo magnético fluctuante debido a la naturaleza alternante de la corriente.

¿Cómo se relaciona el EMF inducido en el bobinado secundario con el en el primario?

El EMF inducido en el bobinado secundario está relacionado con el EMF en el primario porque ambos comparten el mismo flujo magnético. El EMF por vuelta es el mismo para los bobinados primario y secundario.

¿Cómo afecta el número de vueltas en el bobinado a la tensión del voltaje inducido?

Si el bobinado secundario tiene menos vueltas que el primario, se reduce la tensión. Al revés, si hay más vueltas en el secundario, se puede aumentar la tensión.

¿Por qué los transformadores de tres fases utilizan tres transformadores de una sola fase?

Los transformadores de tres fases utilizan tres transformadores de una sola fase para manejar la corriente de tres fases, lo que permite una mayor eficiencia y capacidad de energía en la transmisión.

¿Qué tipo de bobinado se emplea en transformadores de alta potencia?

En transformadores de alta potencia, se emplea un tipo especial de bobinado conocido como bobinado de disco, donde los bobinados de disco separados están conectados en serie a través de cruces internos y externos.

¿Cómo se conectan los bobinados de baja y alta tensión en un transformador de tres fases?

Los bobinados de baja tensión están conectados en delta, mientras que los de alta tensión están conectados en estrella, lo que aumenta la tensión de línea a 3.5 veces en el lado de alta tensión.

¿Por qué se requieren bushings aislantes de alta tensión en un transformador?

Los bushings aislantes de alta tensión son necesarios para llevar la energía eléctrica fuera del transformador de manera segura, evitando posibles descargas eléctricas.

¿Cómo se reduce la pérdida de energía debido a los corrientes parásitas en el núcleo del transformador?

El núcleo del transformador está compuesto de láminas de acero delgadas y aisladas que se apilan para formar los tres brazos de la transformación. Estas láminas delgadas reducen las pérdidas de energía debido a las corrientes parásitas.

¿Cómo se gestionan las pérdidas de energía en un transformador?

Todas las pérdidas de energía en un transformador, como las pérdidas en el núcleo y en los bobinados, se disipan en forma de calor. Por lo general, el transformador está sumergido en un enfriamiento por aceite para disipar el calor generado.

¿Qué función cumple el tanque conservador en un transformador?

El tanque conservador ayuda a acomodar los cambios de volumen del aceite en el tanque principal cuando este se expande debido al calor absorbido del transformador.