Transformador Elevador | Eficiencia, Uso y Principios de Diseño

Transformador elevador: cómo funciona, eficiencia en la transferencia de energía, aplicaciones prácticas y principios clave de diseño para optimizar su rendimiento.

Transformador Elevador: Eficiencia, Uso y Principios de Diseño

Un transformador elevador es un dispositivo eléctrico esencial en la transmisión y distribución de energía eléctrica. Su función principal es aumentar el voltaje de la electricidad que se transmite a largas distancias. Este aumento de voltaje es crucial para minimizar las pérdidas de energía durante el transporte. En este artículo, exploraremos los principios de diseño, la eficiencia y los diversos usos de los transformadores elevadores.

Principios de Diseño de un Transformador Elevador

Un transformador se basa en los principios de inducción electromagnética descubiertos por Michael Faraday. Un transformador elevador consta de dos bobinas de alambre, denominadas bobina primaria y bobina secundaria, enrolladas alrededor de un núcleo magnético. Cuando una corriente alterna (CA) pasa a través de la bobina primaria, genera un campo magnético variable, que induce una corriente en la bobina secundaria.

Núcleo Magnético: Generalmente está hecho de laminaciones delgadas de acero al silicio para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas.

Bobina Primaria: Entra la electricidad con un voltaje más bajo.

Bobina Secundaria: Salida de electricidad con un voltaje más alto.

La relación de transformación (n) del transformador es una característica crucial y se define como sigue:

\( n = \frac{N_s}{N_p} \)

donde \(N_s\) es el número de vueltas en la bobina secundaria y \(N_p\) es el número de vueltas en la bobina primaria. Este ratio determina el aumento de voltaje:

\( V_s = V_p \times n \) o \( V_s = V_p \times \frac{N_s}{N_p} \)

donde \(V_p\) es el voltaje en la bobina primaria y \(V_s\) es el voltaje en la bobina secundaria.

Eficiencia de los Transformadores Elevadores

La eficiencia de un transformador elevador se define como la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada.

\( \text{Eficiencia} = \frac{P_{\text{salida}}}{P_{\text{entrada}}} \times 100\% \)

Ideales en teoría, pero en la realidad, diversos factores pueden afectar la eficiencia:

Pérdidas en el Núcleo: Las pérdidas en el núcleo de hierro debido a la histéresis y las corrientes parásitas.

Pérdidas en el Cobre: La resistencia de las bobinas de cobre produce pérdidas por calentamiento.

Pérdidas Por Fugas: No toda la energía magnética se transfiere de la bobina primaria a la secundaria.

En aplicaciones prácticas, la eficiencia de un buen transformador elevador suele estar entre el 95% y el 98%, minimizando así las pérdidas totales.