Transformadores: Principios, Tipos y Aplicaciones Prácticas
Guía de transformadores eléctricos: principio de funcionamiento, relación de transformación, tipos, pérdidas y aplicaciones en BT.
El transformador es la máquina eléctrica más importante de la red. Sin él, no podríamos transportar energía a largas distancias ni adaptar la tensión a cada uso. Entender su funcionamiento es esencial para cualquier electricista.
Principio de funcionamiento
Inducción electromagnética: Cuando una corriente alterna circula por un bobinado (primario), crea un campo magnético variable. Este campo induce una tensión en el otro bobinado (secundario) a través del núcleo de hierro.
Relación de transformación:
V₁/V₂ = N₁/N₂ = rt
Donde:
- V₁, V₂ = tensiones primario y secundario
- N₁, N₂ = número de espiras
- rt = relación de transformación
V₁ × I₁ = V₂ × I₂Si subimos la tensión, la corriente baja proporcionalmente (y viceversa).
Ejemplo: Transformador de CT: 20.000 V / 400 V → rt = 50 Si entra 1 A en primario → salen 50 A en secundario Potencia: 20.000 × 1 = 400 × 50 = 20 kVA
Tipos de transformadores
| Tipo | Refrigeración | Uso | Potencia |
|---|---|---|---|
| Seco | Aire/resina | Interior, edificios | 50-3.000 kVA |
| Aceite | Aceite mineral | Exterior, CT | 50-100.000 kVA |
| Encapsulado | Resina epoxi | Interior, hospitales | 100-2.500 kVA |
| Toroidal | Aire | Electrónica, audio | 50 VA-10 kVA |
| Autotransformador | Variable | Arranque motores | Variable |
Potencias normalizadas (CT): 100, 160, 250, 400, 630, 800, 1.000, 1.250, 1.600, 2.000 kVA
Datos de placa importantes:
- Potencia nominal (kVA)
- Tensión cortocircuito Ucc (%)
- Grupo de conexión (Dyn11 habitual)
- Pérdidas en vacío y en carga
Pérdidas y rendimiento
Tipos de pérdidas:
| Pérdida | Causa | Dependencia | Valor típico |
|---|---|---|---|
| Hierro (P₀) | Histéresis + corrientes de Foucault | Constantes (no dependen de la carga) | 0,1-0,5% |
| Cobre (Pcc) | Resistencia de los bobinados | Proporcionales a I² | 0,5-2% |
η = P_salida / P_entrada = 1 - (P₀ + Pcc × k²) / (S_n × k × cos φ + P₀ + Pcc × k²)Donde k = factor de carga (0-1)
Rendimiento típico:
- Pequeño (100 kVA): 96-97%
- Mediano (630 kVA): 98-99%
- Grande (2.000 kVA): 99%+
Importancia de Ucc: Determina la corriente de cortocircuito máxima disponible:
Icc = I_nominal / (Ucc/100)
Ejemplo: Trafo 400 kVA, 400V, Ucc = 4%: I_n = 400.000 / (√3 × 400) = 577 A Icc = 577 / 0,04 = 14.430 A ≈ 14,4 kA
Normativa aplicable
ITC-BT-07 — Redes subterráneas para distribución en baja tensión
"Define las condiciones de las redes BT alimentadas desde centros de transformación."
Conclusión
El transformador hace posible la distribución eléctrica moderna. Conocer su relación de transformación, pérdidas y Ucc es fundamental para calcular corrientes de cortocircuito, seleccionar protecciones y diseñar instalaciones.
Preguntas frecuentes
No. El transformador necesita un campo magnético variable, que solo produce la corriente alterna. Con DC, el campo es constante y no se induce tensión en el secundario (excepto en el instante de conexión/desconexión).