01. Transformadores. Introducción, tipología y constitución.

Summary

En este tutorial introductorio sobre transformadores, se explora la historia de la distribución de energía eléctrica, desde el sistema de corriente continua de Edison hasta la corriente alterna de Tesla. Se explica cómo la invención del transformador permitió resolver problemas de transporte de energía a larga distancia, ajustando la tensión según se necesitara. El video también aborda los diferentes tipos de transformadores, sus aplicaciones y su estructura, detallando cómo se construyen con materiales aislantes y núcleos de material ferromagnético para mejorar la eficiencia y minimizar las pérdidas de energía. En el próximo video se profundizará en el funcionamiento de los transformadores monofásicos y trifásicos.

Takeaways

• 😀 La distribución de energía en los EE.UU. comenzó con corriente continua (CC) a 120 voltios, inventada por Thomas Edison en 1882, pero tenía limitaciones significativas en cuanto a la caída de tensión y pérdidas de energía.
• 😀 La corriente continua necesitaba estaciones de generación cada pocas cuadras, lo que la hacía ineficiente para áreas más grandes, lo que llevó a la necesidad de un sistema alternativo.
• 😀 Nikola Tesla desarrolló un sistema de corriente alterna (CA), que resolvió las limitaciones de la corriente continua al permitir el transporte de energía a mayores distancias sin grandes pérdidas.
• 😀 La guerra de las corrientes entre Edison (CC) y Tesla (CA) culminó con la creación de la primera planta generadora de corriente alterna en las Cataratas del Niágara, un paso fundamental para la distribución moderna de energía.
• 😀 El transformador es el dispositivo clave que permitió la adopción de la corriente alterna, ya que permite aumentar o reducir la tensión de la electricidad de manera eficiente durante el transporte.
• 😀 Los transformadores se utilizan principalmente para cambiar los niveles de voltaje de la energía alterna sin cambiar su frecuencia, lo que es esencial para la transmisión eficiente de energía.
• 😀 Los transformadores se pueden clasificar en tres grandes grupos: transformadores de potencia, transformadores de comunicación y transformadores de medida, siendo estos últimos fundamentales para la medición de tensiones y corrientes altas.
• 😀 Los transformadores de medida permiten medir tensiones y corrientes altas de manera segura al convertirlas a niveles más bajos, donde se pueden usar equipos de medición convencionales.
• 😀 La construcción de un transformador incluye devanados de cobre aislados entre sí, enrollados sobre un núcleo de material ferromagnético, y están diseñados para minimizar las pérdidas de energía por corrientes parásitas.
• 😀 Los núcleos de los transformadores están hechos de chapas laminadas para reducir las pérdidas por corrientes parásitas, que ocurren debido a la resistencia del material al paso del flujo magnético.
• 😀 Existen transformadores de diferentes tipos según su aplicación y entorno, como transformadores de seguridad, de soldadura, y para instalaciones médicas, además de su clasificación según el tipo de núcleo y el tipo de bobinado.

Q & A

¿Cuál fue el primer sistema de distribución de potencia eléctrica en Estados Unidos?

El primer sistema de distribución de potencia eléctrica en Estados Unidos fue el sistema de corriente continua (DC) a 120 voltios, inventado por Thomas Edison. Este sistema se utilizaba para alimentar bombillas incandescentes.

¿Cuál era la principal limitación del sistema de corriente continua de Edison?

La principal limitación del sistema de corriente continua era que requería corrientes muy altas para suministrar cantidades significativas de potencia, lo que ocasionaba grandes caídas de tensión y pérdidas de energía durante la transmisión.

¿Quién fue el inventor del sistema de corriente alterna y cuál fue su aporte al transporte de energía?

Nikola Tesla fue el inventor del sistema de corriente alterna (AC). Su aporte fue permitir el transporte de energía a grandes distancias mediante el aumento o disminución eficiente de la tensión, lo que eliminó las restricciones del sistema de corriente continua.

¿Qué es un transformador y qué función cumple en el sistema eléctrico?

Un transformador es un dispositivo eléctrico que convierte la potencia alterna de un nivel de tensión a otro, manteniendo la misma frecuencia. Su principal función es elevar o reducir la tensión de la energía eléctrica para facilitar su transmisión o consumo.

¿Qué ventajas trae el uso de corriente alterna frente a la corriente continua?

La corriente alterna tiene la ventaja de que su tensión puede ser fácilmente transformada para facilitar su transmisión a largas distancias, reduciendo las pérdidas de energía y permitiendo el uso de transformadores para ajustar la tensión en los puntos de consumo.

¿Cuáles son los tipos de transformadores según su aplicación?

Los transformadores pueden clasificarse en transformadores de potencia, transformadores de comunicación, y transformadores de medida. Los transformadores de medida son importantes porque permiten medir voltajes o corrientes muy altas, transformándolas a niveles más bajos y medibles.

¿Qué materiales se utilizan para la construcción de los devanados de los transformadores?

Los devanados de los transformadores generalmente están hechos de cobre esmaltado, y el aislamiento entre las bobinas puede ser de materiales como papel barnizado, mica, fibra, o incluso algodón impregnado con aceite.

¿Por qué se utilizan núcleos laminados en los transformadores?

Los núcleos laminados se utilizan para reducir las pérdidas por corrientes parásitas (eddy currents) en el material ferromagnético del transformador. Estas pérdidas se minimizan al usar chapas delgadas aisladas entre sí, lo que mejora la eficiencia del transformador.

¿Cuáles son las principales pérdidas que se deben minimizar en un transformador?

Las principales pérdidas que deben minimizarse en un transformador son las pérdidas por histéresis (debido al cambio del flujo magnético en el núcleo) y las pérdidas por corrientes parásitas (debido a la circulación de corrientes en el material ferromagnético).

¿Qué tipos de construcción existen para los transformadores de potencia?

Los transformadores de potencia se pueden construir de dos maneras: tipo núcleo, que tiene un núcleo rectangular laminado con los devanados enrollados en dos lados, y tipo acorazado, que tiene un núcleo laminado de tres columnas con los devanados enrollados en la columna central.