¿Qué es un Transformador Monofásico?
Los transformadores monofásicos son transformadores con un devanado primario o secundario monofásico.
Se utilizan principalmente para la conversión de corriente alterna monofásica. Un transformador monofásico consta de un devanado de entrada y uno o varios devanados de salida. Los transformadores monofásicos tienen una construcción relativamente sencilla.
Su diseño sencillo, consistente en un devanado primario y un devanado secundario, facilita su fabricación y mantenimiento. Por ello, su coste es relativamente bajo.
Además, suelen ser pequeños y compactos. Por eso son adecuados para lugares con poco espacio y equipos móviles. Al ser más ligeros que los transformadores trifásicos, son más fáciles de manejar e instalar.
Usos de los Transformadores Monofásicos
Los transformadores monofásicos se utilizan ampliamente para la distribución y el control de la energía, principalmente en instalaciones comerciales e industriales. Su función principal es convertir la energía de altas tensiones de transmisión a tensiones de trabajo más bajas.
Las líneas de transmisión y distribución de las redes eléctricas distribuyen la energía a tensiones altas de 6,6 kV CA y superiores. Esto se debe a que una tensión más alta es menos probable que cause caídas de tensión y otras pérdidas, lo que resulta más conveniente para las empresas de transmisión y distribución. Sin embargo, los electrodomésticos más comunes funcionan con 100 V CA o 200 V CA y no pueden utilizarse a estas tensiones.
Por ello, la tensión se reduce mediante un transformador monofásico o similar. Las redes de transporte y distribución de electricidad se distribuyen generalmente en forma de alimentación trifásica para minimizar la cantidad de cable de cobre necesario; una de las tres fases puede utilizarse y la electricidad distribuirse en forma monofásica.
Los transformadores monofásicos también se utilizan a veces en los vehículos ferroviarios. Convierten la corriente alterna de alta tensión y se utilizan como fuentes de alimentación de iluminación y aire acondicionado en trenes, metros y tranvías.
Principios de los Transformadores Monofásicos
El principio de los transformadores monofásicos se basa en las leyes de la inducción electromagnética. Los transformadores monofásicos constan de un circuito magnético formado por un devanado primario y un devanado secundario. Se suministra una tensión de entrada al devanado primario y se toma una tensión de salida del devanado secundario.
La tensión alterna suministrada al devanado primario genera un campo magnético debido a la corriente que circula por el devanado secundario del transformador. El campo magnético generado se transmite a los devanados secundarios a través del núcleo de hierro (circuito magnético). El núcleo de hierro actúa como una vía de flujo y minimiza las fugas de flujo.
El devanado secundario produce una tensión inducida por el campo magnético del devanado primario. Dependiendo del número de vueltas del devanado secundario, se produce una tensión de salida diferente de la tensión de entrada. La tensión de salida también puede ajustarse cambiando la posición de toma del devanado.
La relación de transformación viene determinada por la relación entre el número de espiras del devanado primario y el número de espiras del devanado secundario. La relación de transformación se expresa como la relación entre la tensión de salida y la tensión de entrada: un transformador reductor con más vueltas de bobinado secundario es un transformador reductor, mientras que un transformador elevador con más vueltas de bobinado primario es un transformador elevador.
Tipos de Transformadores Monofásicos
Los transformadores monofásicos se clasifican a grandes rasgos en dos tipos de construcción, conocidos como transformadores monofásicos de doble devanado y transformadores monofásicos de devanado simple.
1. Transformadores Monofásicos de Doble Devanado
Un transformador monofásico de doble devanado es un transformador en el que los devanados primario y secundario están físicamente aislados como devanados separados. El devanado primario recibe la tensión de entrada y la tensión de salida se toma del devanado secundario. Los devanados primario y secundario están aislados por material aislante y un núcleo de hierro para mantener el aislamiento.
2. Transformadores Monofásicos de Devanado Único
Los transformadores monofásicos de devanado único son transformadores en los que se utiliza un devanado tanto en el lado de entrada como en el de salida. Los devanados primario y secundario son el mismo devanado, ya que las tensiones de entrada y salida son compartidas. Pueden diseñarse para ser más compactos y ligeros que los transformadores monofásicos de doble devanado, pero pueden no ser adecuados cuando se requiere aislamiento.
Los transformadores monofásicos de un solo devanado suelen ser menos costosos en cuanto a materiales y costes de fabricación que los transformadores monofásicos de doble devanado, por lo que los transformadores monofásicos de un solo devanado son adecuados cuando se desea mantener bajos los costes.
Pueden diseñarse de forma compacta, por lo que son adecuados para espacios reducidos (por ejemplo, encima de puentes grúa) y para productos portátiles. Sin embargo, debido a las propiedades de aislamiento de los transformadores monofásicos de doble devanado, actualmente se utilizan mucho los transformadores monofásicos de doble devanado.
Cómo seleccionar un Transformador Monofásico
Al seleccionar un transformador monofásico, deben tenerse en cuenta las características de tensión, capacidad y carga.
1. Tensión
Compruebe la tensión de entrada y salida necesaria. Los transformadores se utilizan para convertir la tensión de entrada en tensión de salida, por lo que debe seleccionar un transformador que cumpla sus requisitos.
2. Capacidad
La capacidad de potencia necesaria también debe tenerse en cuenta a la hora de seleccionar un transformador. La capacidad de potencia indica la cantidad máxima de potencia que puede suministrar un transformador y debe seleccionarse de forma que pueda proporcionar potencia suficiente para la carga.
3. Características de la Carga
También hay que tener en cuenta las características de las cargas que se van a conectar. En función del tipo de carga y de las condiciones de funcionamiento, debe seleccionarse un transformador adecuado. Cuando se conectan cargas como motores, es importante seleccionar la capacidad adecuada del transformador teniendo en cuenta las características de la carga en el momento del arranque.