¿Qué es y cómo funciona UN TRANSFORMADOR?

Es muy común escuchar hablar de transformadores, ¿pero realmente sabemos lo que hacen? Cuando una corriente alterna circula por una bobina, que es un arrollamiento de alambre, el campo magnético generado se modifica permanentemente. Si se coloca otra bobina en el campo magnético generado por la primera bobina, la variación del campo magnético en ella induce una corriente alterna en la segunda bobina.

La primera bobina recibe el nombre de bobinado primario y, a la segunda, se la llama bobinado secundario. La tensión inducida en la segunda bobina será mayor que la tensión del bobinado primario siempre y cuando el número de vueltas (llamadas espiras) de la segunda bobina sea mayor a la cantidad de espiras de la primera bobina. Análogamente, si el bobinado secundario tiene menos espiras que el bobinado primario, la tensión en la segunda bobina será menor que la tensión en la primera bobina. Esta la idea en la que se basa el funcionamiento de cualquier transformador.

Esta sencilla relación puede expresarse como:

\( N_p / N_s=V_p/V_s\)
(Ec. 1)

Donde\( N_p\) es el número de espiras del bobinado primario, \(latexN_s\) es el número de espiras del bobinado secundario, \(V_p\) es el voltaje (tensión eléctrica) del bobinado primario y \(V_s\) es el voltaje (tensión eléctrica) del bobinado secundario. Esta relación recibe el nombre de relación de transformación.

Hagamos un ejemplo práctico de su uso:

¿Cómo usar la relación de transformación?

Imaginemos que, en un transformador, el bobinado primario presenta 25 espiras. Si el voltaje presente en dicho bobinado es de 220V y el voltaje del segundo bobinado es de 12V, ¿cuántas espiras deberá tener la segunda bobina?
Para esto, hagamos una lista de los datos con los que contamos:

\( N_p=32C\)
\( N_s=?\)
\( V_p=20V\)
\( V_s=10V\)

Ahora, apliquemos la expresión de la relación de transformación:

\( N_p / N_s=V_p/V_s\)
(Ec. 1)

Como no contamos con el valor de \( N_s\) , la despejamos de la Ec. 1 y obtenemos:

\( N_s=\frac{N_p\cdot V_s}{V_p}\)

Reemplazamos los datos con los que contamos:

\( N_s=\frac{32\cdot 10V}{20V}=16\)

…y así llegamos a la conclusión de que necesitamos 16 espiras en el segundo bobinado.
 

Curiosidades:

• La patente de los primeros transformadores diseñados por los ingenieros húngaros fue adquirida por George Westinghouse poco después de ser desarrollados.
• La relación de transformación fue descubierta por ingenieros húngaros en 1884 que habían diseñado transformadores basándose en las ideas del francés Lucien Gaulard y del inglés John Dixon Gibbs.
• Un transformador no modifica la frecuencia f con la que cambia el sentido de la corriente.
• Durante mucho tiempo se han instalado transformadores en la vía pública que contenían una sustancia tóxica para el ambiente, el PCB. Una ley nacional argentina intentó tomar cartas en el asunto. El titular de la ENRE (organismo argentino que controla a las compañías eléctricas) informó al respecto: “La legislación no prohíbe la instalación de transformadores con PCB. Pero existe una resolución del Ministerio de Trabajo (369/91) que dice que estas sustancias son tóxicas. Para minimizar los riesgos es necesario tomar recaudos y por eso se estableció la sustitución de los transformadores”. Te invitamos a leer sobre ello en la noticia publicada por el diario Clarín, disponible en https://www.clarin.com/sociedad/quedan-transformadores-sustancia-altamente-toxica_0_ByYMyjKeCFg.html

Actividades:

1. En un transformador, el bobinado primario presenta 45 espiras y un voltaje de 320 V. ¿Cuántas espiras deberá tener un segundo bobinado para obtener un voltaje de 120 V?
2. En un transformador, el bobinado primario presenta un voltaje de 30 V. ¿Cuál será el voltaje del segundo bobinado si el bobinado primario tiene 34 espiras y el segundo tiene 67 espiras?
3. Indica si la siguiente oración es veradera o falsa: “Si el número de espiras del bobinado secundario es 300 veces mayor que el número de espiras del bobinado primario, entonces el voltaje del segundo bobinado también será 300 veces mayor que la tensión en el primer bobinado”.