Transformador para niños
Datos para niños Transformador |
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![]() Pequeño transformador eléctrico
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Tipo | Pasivo | |
Principio de funcionamiento | Inducción electromagnética | |
Invención | Zipernowsky, Bláthy y Deri (1884) | |
Primera producción | En 1886 | |
Símbolo electrónico | ||
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Terminales | Dos terminales para el bobinado primario y dos para el bobinado secundario o tres si tiene tap o toma central | |
Un transformador es un aparato eléctrico muy útil. Su función principal es cambiar el nivel de voltaje en un circuito de corriente alterna. Puede subir o bajar el voltaje, pero siempre intenta mantener la misma cantidad de energía que entra.
Imagina que la energía eléctrica es como el agua en una tubería. El transformador es como una bomba que puede aumentar o disminuir la presión del agua. Si la presión sube, el caudal (corriente) baja, y viceversa, pero la cantidad total de agua que pasa es la misma.
Los transformadores funcionan gracias a un fenómeno llamado inducción electromagnética. Están hechos con dos bobinas de cable, enrolladas alrededor de un núcleo de material magnético. Estas bobinas están separadas, pero el núcleo las conecta a través de un flujo magnético.
Las bobinas se llaman primario (por donde entra la energía) y secundario (por donde sale). A veces, hay un tercer bobinado llamado "terciario" para voltajes aún más bajos.
Contenido
Transformador: ¿Qué es y cómo funciona?
¿Cómo funciona un transformador?
El funcionamiento de un transformador se basa en la inducción electromagnética. Esto significa que cuando una corriente eléctrica pasa por la bobina primaria, crea un campo magnético en el núcleo.
Si este campo magnético cambia, se genera un nuevo voltaje en la bobina secundaria. Así, la energía pasa de una bobina a otra sin que los cables se toquen directamente. Es como si el campo magnético fuera un puente invisible para la electricidad.
El voltaje que se produce en la bobina secundaria depende de cuántas vueltas de cable tenga cada bobina. Si la bobina secundaria tiene más vueltas que la primaria, el voltaje subirá. Si tiene menos, el voltaje bajará. A esto se le llama "relación de transformación".
Transformador ideal vs. real
Un transformador "ideal" es un modelo teórico donde no hay ninguna pérdida de energía. En la vida real, esto no es posible, pero nos ayuda a entender cómo funcionan.
En un transformador ideal:
- Las bobinas no tienen resistencia.
- Todo el campo magnético pasa de una bobina a otra sin fugas.
- No hay pérdidas de energía en el núcleo ni en el cobre.
En la realidad, los transformadores tienen algunas pérdidas de energía. Esto se debe a:
- Las bobinas tienen algo de resistencia.
- Hay pequeñas corrientes que giran dentro del núcleo (corrientes de Foucault).
- El proceso de magnetizar y desmagnetizar el núcleo consume un poco de energía (histéresis).
- El campo magnético no es perfecto y hay pequeñas fugas.
Estas pérdidas se convierten en calor. Las pérdidas en el cobre dependen de la corriente que pasa por las bobinas. Las pérdidas en el hierro (núcleo) dependen del campo magnético y de la frecuencia de la corriente.
Partes de un transformador
El núcleo: el corazón del transformador
El núcleo es la parte central del transformador por donde viaja el campo magnético. Suele estar hecho de láminas delgadas de metal, como acero eléctrico, apiladas. Estas láminas ayudan a reducir las pérdidas de energía causadas por las corrientes de Foucault.
Algunos transformadores no tienen un núcleo de metal y se les llama "transformadores de aire". Estos se usan en aplicaciones de alta frecuencia, como en la radiocomunicación o en las bobinas de Tesla, porque tienen menos pérdidas por histéresis.
El núcleo puede tener diferentes formas:
- Núcleo en columnas: Las bobinas se enrollan alrededor de columnas.
- Núcleo acorazado: Tiene columnas y también lados que ayudan a evitar fugas magnéticas.
- Núcleo toroidal: Es un anillo donde se enrollan las bobinas. Son muy eficientes y tienen pocas fugas.
- Núcleo de grano orientado: Hecho de una lámina de hierro especial enrollada, lo que reduce mucho las pérdidas.
Las bobinas: los "enrollados" de cobre
Las bobinas son los cables enrollados que forman el primario y el secundario. Generalmente son de cobre. El número de vueltas en cada bobina es clave para determinar cuánto sube o baja el voltaje.
Para que funcionen bien y no haya fugas de energía, las bobinas suelen enrollarse una dentro de la otra. Entre ellas, hay una capa aislante para que la electricidad no pase directamente, ya que manejan voltajes diferentes.
Aislamiento: protegiendo el transformador
Como las diferentes partes del transformador manejan voltajes distintos, necesitan estar aisladas para evitar cortocircuitos o chispas. Se usan varios tipos de aislamiento:
- Entre las bobinas y el núcleo.
- Entre las diferentes bobinas.
- Entre las vueltas de cable de una misma bobina.
Este aislamiento puede ser papel impregnado en aceite mineral o una capa de laca sobre el cobre.
Otros componentes importantes
Dependiendo de su tamaño y uso, un transformador puede tener otros elementos:
- Cambiador de tomas: Permite ajustar la relación de transformación para corregir el voltaje de salida.
- Relé de sobrepresión: Un dispositivo de seguridad que ayuda a evitar que el transformador explote si la presión interna sube demasiado.
- Manovacuómetro: Mide la presión dentro del transformador. Si la presión es muy alta o muy baja, puede indicar un problema.
- Depósito de expansión: Un tanque que absorbe el aumento de volumen del aceite refrigerante cuando se calienta.
- Relé de Buchholz: Detecta fallos internos en transformadores grandes. Si hay un problema, se generan gases que activan una alarma o desconectan el transformador.
- Relés de protección: Dispositivos electrónicos que protegen el transformador de sobrecargas o fallos, activando alarmas o desconectándolo.
- Tablero de control: Contiene las conexiones y controles para operar y proteger el transformador.
¿Cómo se prueba un transformador?
Para saber si un transformador funciona correctamente, se le hacen varias pruebas:
- Ensayo de vacío: Se mide cómo se comporta el transformador cuando no tiene carga. Esto ayuda a conocer las pérdidas en el núcleo.
- Ensayo de cortocircuito: Se mide cómo se comporta cuando hay un cortocircuito en la salida. Esto ayuda a conocer las pérdidas en el cobre de las bobinas.
- Ensayo de aislamiento: Se usa un aparato llamado megóhmetro para medir la resistencia eléctrica entre las partes aisladas. Esto indica si el material aislante está en buen estado.
Transformadores trifásicos: para grandes potencias

Los transformadores trifásicos son muy importantes en el sistema eléctrico. Se usan para subir o bajar el voltaje en las centrales eléctricas, en las líneas de transmisión y en la distribución hacia nuestras casas, tiendas e industrias.
Un sistema trifásico tiene tres corrientes alternas que están desfasadas entre sí. Los transformadores trifásicos pueden ser:
- Tres transformadores individuales conectados.
- Un solo transformador con un núcleo especial.
Conexión de los bobinados
La forma en que se conectan los bobinados de un transformador trifásico se llama "grupo de conexión". Esto es importante para asegurar que los transformadores funcionen bien juntos.
Sistemas de enfriamiento
Los transformadores generan mucho calor debido a las pérdidas de energía. Para evitar que se dañen, necesitan sistemas de enfriamiento.
Los métodos de enfriamiento pueden ser:
- Convección natural: El aire o el líquido se mueven solos por el calor.
- Convección forzada: Se usan ventiladores o bombas para mover el aire o el líquido.
Los refrigerantes más comunes son:
- Aceite o líquidos aislantes.
- Agua.
- Gas.
- Aire.
Por ejemplo, un transformador "ONAN" se enfría con aceite por convección natural y aire por convección natural. Un "ONAF" usa aceite por convección natural y aire forzado por ventiladores.
Los transformadores pequeños se enfrían con aire. Los medianos se sumergen en aceite mineral o silicona. Los transformadores grandes tienen aletas de enfriamiento y ventiladores para ayudar a disipar el calor. El aceite en estos transformadores se dilata con el calor, por lo que tienen un "depósito de expansión" y un "desecador" para proteger el aceite de la humedad.
¿Para qué se usan los transformadores?
Los transformadores son esenciales en casi todos los lugares donde se usa electricidad:
- Transmisión de energía: Permiten enviar electricidad a muy alto voltaje por largas distancias, lo que reduce las pérdidas y hace que sea más económico llevar la energía desde las centrales hasta las ciudades.
- Dispositivos electrónicos: Muchos aparatos electrónicos usan transformadores para adaptar el voltaje de la toma de corriente a lo que necesitan sus circuitos internos.
- Señales y audio: Se usan en equipos de sonido para conectar micrófonos, amplificadores y otros dispositivos. También en sistemas telefónicos.
- Seguridad: Los transformadores de aislamiento reducen el riesgo de descargas eléctricas en equipos médicos o en obras.
- Radio y alta tensión: Se usan en receptores de radio y en bobinas de Tesla para generar voltajes muy altos.
La historia del transformador
Los primeros pasos
El principio del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831. Él notó que un campo magnético cambiante podía generar una corriente eléctrica en un circuito cercano.
La primera "bobina de inducción" fue inventada por Nicholas Joseph Callan en 1836. Él se dio cuenta de que más vueltas de cable en la bobina secundaria aumentaban el voltaje.
Durante décadas, los científicos mejoraron estas bobinas. En la década de 1880, el transformador se volvió clave en la "guerra de las Corrientes", donde los sistemas de corriente alterna (CA) demostraron ser mejores que los de corriente continua (CC) para distribuir electricidad.
En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov usó bobinas de inducción para un sistema de iluminación, que funcionaban como transformadores primitivos.
El nacimiento del transformador moderno
Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Miksa Déri, Ottó Titusz Bláthy y Károly Zipernowsky crearon el primer transformador de corriente alterna con un diseño de núcleo cerrado. Ellos fueron los primeros en usar la palabra transformador.
En 1885, George Westinghouse compró sus patentes y encargó a William Stanley que construyera un transformador para uso comercial. Este diseño se usó por primera vez en 1886.
El primer sistema comercial de corriente alterna que usaba transformadores se puso en marcha en 1886 en Great Barrington, Estados Unidos. Desde entonces, el transformador ha sido fundamental para el desarrollo de la industria eléctrica en todo el mundo.
Galería de imágenes
Véase también
En inglés: Transformer Facts for Kids
- Autotransformador
- Multiplicador de tensión
- Divisor de tensión
- Cambiador de tomas