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INTRODUCCIÓN |
Inducción
se le llama a la generación de una corriente
eléctrica en un conductor en movimiento en el interior de un campo magnético
(de aquí el nombre completo, inducción electromagnética). El efecto fue
descubierto por el físico británico Michael Faraday y condujo directamente al
desarrollo del generador eléctrico rotatorio, que convierte el movimiento mecánico
en energía eléctrica.
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GENERADOR ELÉCTRICO |
Cuando un conductor, como
por ejemplo un cable metálico, se mueve a través del espacio libre entre los
dos polos de un imán, los electrones del cable, con carga negativa,
experimentan una fuerza a lo largo de él y se acumulan en uno de sus extremos,
dejando en el otro extremo núcleos atómicos con carga positiva, parcialmente
despojados de electrones. Esto crea una diferencia de potencial, o voltaje,
entre los dos extremos del cable; si estos extremos se conectan con un
conductor, fluirá una corriente alrededor del circuito. Éste es el principio
que da base a los generadores eléctricos rotatorios, en los que un bucle de
hilo conductor gira dentro de un campo magnético para producir un voltaje y
generar una corriente en un circuito cerrado.
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TRANSFORMADOR ELÉCTRICO |
La inducción ocurre solamente
cuando el conductor se mueve en ángulo recto con respecto a la dirección del
campo magnético. Este movimiento es necesario para que se produzca la inducción,
pero es un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético. De esta
forma, un campo magnético en expansión y compresión puede crearse con una
corriente a través de un cable o un electroimán. Dado que la corriente del
electroimán aumenta y se reduce, su campo magnético se expande y se comprime
(las líneas de fuerza se mueven hacia adelante y hacia atrás). El campo en
movimiento puede inducir una corriente en un hilo fijo cercano. Esta inducción
sin movimiento mecánico es la base de los transformadores eléctricos.
Un transformador consta
normalmente de dos bobinas de hilo conductor adyacentes, enrolladas alrededor de
un solo núcleo de material magnético. Se utiliza para acoplar dos o más
circuitos de corriente alterna empleando la inducción existente entre las
bobinas.
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AUTOINDUCCIÓN |
Cuando varía la corriente
de un conductor, el campo magnético resultante varía a lo ancho del propio
conductor e induce en él un voltaje. Este voltaje autoinducido se opone al
voltaje aplicado y tiende a limitar o invertir el voltaje original. La
autoinducción eléctrica es, por lo tanto, análoga a la inercia mecánica. Una
bobina de inductancia, o estrangulador, tiende a suavizar la corriente variante,
de la misma forma que un volante suaviza la rotación de un motor. La cantidad
de autoinducción de una bobina, su inductancia, se mide por una unidad eléctrica
denominada henrio, en honor al físico estadounidense Joseph Henry, quien
descubrió el efecto. La autoinductancia es independiente del voltaje o la
intensidad de corriente. Está determinada por la geometría de la bobina y las
propiedades magnéticas del núcleo.
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INTRODUCCIÓN |
Transformador, dispositivo eléctrico que consta de una bobina
de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir
dos o más circuitos de corriente alterna (CA) aprovechando el efecto de inducción
entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina
primaria. Las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un
transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama
transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este
dispositivo recibe el nombre de transformador reductor. El producto de
intensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de
forma que en un transformador elevador el aumento de voltaje de la bobina
secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente.
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Sección
transversal de un transformador Esquema muy
simplificado de un transformador de los denominados monofásicos. En la
parte izquierda de la figura se puede ver la bobina o arrollamiento
primario, y en la derecha el secundario. En el caso que se muestra, el
transformador está funcionando sin carga, esto es, sin ningún
dispositivo consumidor de electricidad conectado al secundario. En esas
condiciones, la proporción entre los voltajes o tensiones U
corresponde a la proporción entre los números de espiras N,
cumpliéndose la relación U1/U2 = N1/N2. |
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TRANSFORMADORES DE POTENCIA |
Son grandes dispositivos
usados en los sistemas de generación y transporte de electricidad y en pequeñas
unidades electrónicas. Los transformadores de potencia industriales y domésticos,
que operan a la frecuencia de la red eléctrica, pueden ser monofásicos o trifásicos
y están diseñados para trabajar con voltajes y corrientes elevados. Para que
el transporte de energía resulte rentable es necesario que en la planta
productora de electricidad un transformador eleve los voltajes, reduciendo con
ello la intensidad. Las pérdidas ocasionadas por la línea de alta tensión son
proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente por la resistencia del
conductor. Por tanto, para la transmisión de energía eléctrica a larga
distancia se utilizan voltajes elevados con intensidades de corriente reducidas.
En el extremo receptor los transformadores reductores reducen el voltaje,
aumentando la intensidad, y adaptan la corriente a los niveles requeridos por
las industrias y las viviendas, normalmente alrededor de los 240 voltios. Los
transformadores de potencia deben ser muy eficientes y deben disipar la menor
cantidad posible de energía en forma de calor durante el proceso de
transformación. Las tasas de eficacia se encuentran normalmente por encima del
99% y se obtienen utilizando aleaciones especiales de acero para acoplar los
campos magnéticos inducidos entre las bobinas primaria y secundaria. Una
disipación de tan sólo un 0,5% de la potencia de un gran transformador genera
enormes cantidades de calor, lo que hace necesario el uso de dispositivos de
refrigeración. Los transformadores de potencia convencionales se instalan en
contenedores sellados que disponen de un circuito de refrigeración que contiene
aceite u otra sustancia. El aceite circula por el transformador y disipa el
calor mediante radiadores exteriores.
En el campo de la electrónica
se suelen utilizar con más frecuencia transformadores con capacidades de
alrededor de 1 kilovatio antes de los rectificadores, que a su vez proporcionan
corriente continua (CC) al equipo. Estos transformadores electrónicos de energía
se fabrican normalmente con bloques de láminas de aleación de acero, llamadas
laminaciones, alrededor de las cuales se instalan las bobinas de hilo de cobre.
Los transformadores a niveles de entre 1 y 100 vatios se usan principalmente
como transformadores reductores, para acoplar circuitos electrónicos a los
altavoces de equipos de radio, televisión y alta fidelidad. Conocidos como
transformadores de audio, estos dispositivos utilizan sólo una pequeña fracción
de su potencia nominal para la producción de señales en las frecuencias
audibles, con un nivel de distorsión mínimo. Los transformadores se valoran
según su capacidad de reproducción de frecuencias de ondas audibles (entre 20
Hz y 25 KHz) con distorsiones mínimas a lo largo de todo el espectro de sonido.
A niveles de potencia
por debajo de un milivatio, los transformadores se utilizan sobre todo para
acoplar frecuencias extremadamente elevadas (UHF), frecuencias muy altas (VHF),
frecuencias de radio (RF) y frecuencias intermedias (IF), así como para
aumentar su voltaje. Estos transformadores de alta frecuencia operan por lo
general en circuitos sintonizados o resonantes, en los que se utiliza la
sintonización para eliminar ruidos eléctricos no deseados cuyas frecuencias se
encuentran fuera del rango de transmisión deseado.
Fuente:
Enciclopedia Encarta 2003.