Autotransformador para niños
Un autotransformador es una máquina eléctrica que se parece mucho a un transformador. La diferencia principal es que un autotransformador solo tiene un único cable enrollado (llamado devanado) alrededor de un núcleo de metal especial.
Este devanado tiene al menos tres puntos de conexión. La electricidad que entra (la fuente de tensión) y la electricidad que sale (para la carga) se conectan a dos de estos puntos. Uno de los puntos es común para ambos circuitos. Cada punto de conexión permite obtener una tensión diferente.
En un autotransformador, una parte del devanado es compartida por la entrada y la salida. Esta parte se llama "devanado común". La otra parte del devanado se llama "devanado serie" y es la que ayuda a cambiar la tensión entre los dos circuitos.
La energía se mueve en un autotransformador de dos maneras:
- Por acoplamiento magnético, como en un transformador normal.
- Por conexión directa a través del punto común.
Gracias a esto, los autotransformadores suelen ser más pequeños y económicos que los transformadores normales para la misma cantidad de energía. Además, un transformador puede manejar más energía si se conecta como autotransformador.
Contenido
¿Cómo funciona un autotransformador?
Principios básicos de operación
Los autotransformadores, al igual que los transformadores, funcionan con corriente alterna (CA). Esto se debe a que necesitan cambios en los campos magnéticos para operar. Por eso, no pueden usarse con corriente continua (CC).
Para que funcionen de manera eficiente, el núcleo del autotransformador se construye con láminas delgadas de acero eléctrico. Estas láminas se apilan y compactan. Esto ayuda a reducir la pérdida de energía que ocurre por fenómenos como las corrientes parásitas y la histéresis magnética.
La "relación de transformación" de un autotransformador es la proporción entre el número total de vueltas del devanado y el número de vueltas del devanado común. Por ejemplo, si un punto de conexión está justo a la mitad del devanado, la tensión de salida será la mitad de la tensión de entrada.
A veces, la parte del devanado que solo se usa para la tensión más alta se fabrica con un cable más delgado. Esto es porque necesita transportar menos corriente, lo que hace que la máquina sea aún más económica.
Tipos de autotransformadores
Existen autotransformadores con varios puntos de conexión en la salida. Esto permite obtener diferentes niveles de tensión. También pueden tener puntos de conexión en la entrada para adaptarse a distintas fuentes de tensión.
Algunos autotransformadores tienen un sistema llamado cambiador de tomas automático. Estos se usan en sistemas de distribución de electricidad para mantener la tensión de la red estable.
También hay autotransformadores especiales que permiten ajustar la tensión de salida de forma continua, desde cero hasta la tensión de la fuente. Un ejemplo famoso de este tipo es el "Variac", que funciona como una fuente de corriente alterna con tensión ajustable.
¿Para qué se usan los autotransformadores?
Los autotransformadores tienen muchas aplicaciones importantes:
- En sistemas eléctricos grandes: Se usan para conectar circuitos que tienen tensiones diferentes, especialmente cuando esas tensiones están en una relación cercana (por ejemplo, 400.000 voltios con 230.000 voltios).
- En la industria: Sirven para adaptar la tensión de máquinas a la tensión disponible en la fábrica (por ejemplo, motores de 480 voltios a una alimentación de 600 voltios).
- Para aparatos domésticos: Ayudan a conectar electrodomésticos y otros aparatos a las diferentes tensiones eléctricas que se usan en el mundo (como de 100-130 voltios a 200-250 voltios).
- En zonas rurales: En lugares con largas distancias, se usan autotransformadores especiales para ajustar la tensión y compensar la pérdida de energía en los cables.
- Para arrancar motores: Los motores grandes a veces necesitan mucha corriente al arrancar. Un autotransformador puede reducir la tensión al inicio, lo que hace que el arranque sea más suave y seguro para el motor y la instalación eléctrica. Una vez que el motor toma velocidad, la tensión se puede aumentar gradualmente.
- En trenes de alta velocidad: Se utilizan para transportar energía de manera más eficiente. Permiten que los trenes reciban una tensión de 25.000 voltios, mientras que la energía se transporta a 50.000 voltios, lo que reduce las pérdidas.
Limitaciones de los autotransformadores
Aunque los autotransformadores tienen muchas ventajas, también tienen algunas limitaciones:
- Riesgo de alta tensión: Si el aislamiento de los cables dentro del autotransformador falla, la carga conectada podría recibir la tensión completa de la fuente, lo cual puede ser peligroso.
- Corriente de cortocircuito: En caso de un cortocircuito, la corriente puede ser muy alta.
- Relación de tensión: Son más eficientes y económicos cuando la relación entre las tensiones de entrada y salida es cercana (generalmente hasta 3 a 1). Para relaciones de tensión mucho mayores, un transformador normal de dos devanados suele ser más práctico.
- Sistemas de transmisión: En las grandes redes de transporte de energía, los autotransformadores no filtran ciertos tipos de interferencias eléctricas y pueden contribuir a problemas de fallas a tierra.
Galería de imágenes
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Construcción de un autotransformador a partir de un transformador.
Véase también
En inglés: Autotransformer Facts for Kids
