Transformador

O prencipio sobre o que se fundamenta o funcionamiento d'un transformador fue demostrato por Michael Faraday en 1831, l'aniello d'inducción que creyó estió lo primer transformador, pero nomás lo emplegó ta contrimostrar o fenomeno d'a inducción electromagnetica y nunca no li dió garra aplicación practica.

En 1876, o incheniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema d'iluminación basato en un conchunto de bobinas d'indución y unas lampas d'a suya invención (Lampa Yablochkov), as bobinas funcionaban como un transformador. Iste sistema tenió prou exito comercial y s'emplegó en as carreras de París en l'anyo 1881.

Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs desarrolloron entre 1881 y 1884 una maquina que deciban chenerador secundario que no yera atra cosa que un transformador. O primer prototipo utilizaba un nuclio de fierro ubierto que yera poco eficient. En 1883 emplegoron un nuclio de barras ta transportar corrient alterna de 2000 volts a una distancia de 40 Km. O zaguer modelo patentato por Gaulard en 1886, ya con un circuito magnetico zarrato, tien poco que invidiar a los disenyos actuals. En 1885 a companyía nordamericana "Westinghouse Electric Corporation" se intresó por os transformadors de Gaulard y en compró los dreitos ta os Estaus Unius.

Dimpués de que George Westinghouse comprara las patents de Gaulard, o incheniero William Stanley, un incheniero d'a companyía Westinghouse, disenyó lo primer transformador comercial en 1886 con un nuclio feito con placas de fierro en forma de y.

En 1885 os incheniers hongaros Zipernowsky, Bláthy y Déri d'a companyia Ganz de Budapest creyoron a partir d'os disenyos de Gaulard y Gibbs un transformador muit eficient dito "ZBD" con un nuclio zarrato. A suya patent estió a primera que emplegó a palabra "transformador".

En 1889 o incheniero ruso Mikhail Dolivo-Dobrovolsky desarrolló lo primer transformador trifasico.

En 1891 Nikola Tesla inventó a bobina Tesla, un transformador con nuclio d'aire composato por una serie de circuitos resonants acoplatos que puet chenerar corrients a muit alta tensión y frecuencia. A ideya inicial de Tesla yera aconseguir transmitir a enerchía eletrica sin de condutors, pero d'ista traza la transmisión se feba en totas direccions. Ista mesma ideya ha estato represa en 2006 por un equipo d'investigadors d'o Massachusetts Institute of Technology baixo lo nombre de witricity.^[1]

Encara que as nuevas tecnolochías han substituyiu a la utilización d'os transformadors en bellas aplicacions electronicas, encara s'emplegan en muitas atras y chugando un papel esencial en o transporte d'enerchía eletrica, fendo-la posible y economicament rentable. Os transformadors estioron un factor esencial en l'adopción d'a corrient alterna frent a la corrient contina ta fer posible o transporte a grans distancias.

O funcionamiento d'o transformador se basa en dos prencipios:

• una corrient electrica puet producir un campo magnetico
• un campo magnetico que cambeya en un bobinato de filo electrico induce una corrient eletrica en os suyos estremos

En cambear a corrient de l'arrulamiento primario cambeya la fuerza d'o campo magnetico, cuan o campo magnetico variable afecta l'arrulamiento secundario se bi induce una diferencia de potencial electrico.

A imachen d'a dreita representa o esquema d'o funcionamiento d'un transformador simplificato. O marco cuadrangular representa un nuclio ferromagnetico d'alta permeabilidat magnetica, como lo fierro, sobre o que bi ha dos arrulamientos u bobinatos de filo esmaltato, un a la ezquierda que ye o primario porque ye lo que recibirá l'aplicación d'una corrient electrica; lo d'a dreita ye o secundario porque ye a lo que s'inducirá una diferencia de potencial en os suyos estremos. S'ha de veyer que no bi ha garra connexión entre o primario y o secundario, o esmalte que cubre o filo eletrico emplegato fa que no aiga contacto entre as diferents vueltas u espiras ni con o material d'o nuclio

A corrient d'intensidat I₁ y boltache U₁ aplicata pasa por o bobinato primario (N₁, a la ) chenera un campo magnetico (que será bariable porque aplicamos una corrient alterna) y s'estableixe un fluxo magnetico Φ a lo largo d'o circuito magnetico que se creya adintro d'o nuclio que transporta enerchía d'o primario enta o secundario de traza que s'induce una corrient a lo secundario (N₂, a la dreita) d'intensidat I₂ y boltache U₂.

O voltache indueito puet estar calculato con a lai de Faraday, que estableixe que

${\displaystyle {\mathcal {E}}=-N{d\Phi _{B} \over dt}}$ 

a on

• ε ye a fuerza electromotriz (fem) indueita
• N ye o numero de vueltas d'o bobinato
• dΦ/dt ye a tasa de cambio a lo largo d'o tiempo d'o fluxo magnetico Φ.

Si as vueltas u espiras d'o bobinato son orientatas de forma perpendicular a las linias d'o campo magnetico, o fluxo será igual a lo producto d'a fuerza d'o campo magnetico B y l'aria que talla. L'aria ye constant, estando igual a la sección d'o nuclio magnetico d'o transformador, por tanto lo campo magnetico cambeará con o tiempo d'alcuerdo con a variación d'a corrient. O signo negativo d'a formula, a dirección d'a fuerza electromotriz, la introdució a lei de Lenz y indica que ye contraria a la causa que creya la fuerza electromotriz.

Continando con l'eixemplo d'o esquema, tenemos que a corrient alterna aplicata (U₁) producirá en o circuito primario una intensidat que chenerará un fluxo magnetico zarrato (Φ) a traviés d'o nuclio magnetico. A la suya tornata iste fluxo magnetico Φ inducirá una fuerza electromotriz ε₁ en l'arrulamiento primario

${\displaystyle {\mathcal {E}}_{1}=-N_{1}{\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}}$ 

y una altra ε₂ en o secundario:

${\displaystyle {\mathcal {E}}_{2}=-N_{2}{\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}}$ 

Si dividimos as dos expresions anteriors plegaremos a la ecuación que relaciona as tensions d'entrata y salita con o numero de vueltas d'o primario y d'o secundario:

${\displaystyle {\frac {{\mathcal {E}}_{1}}{{\mathcal {E}}_{2}}}={\frac {N_{1}}{N_{2}}}}$ 

Si ${\displaystyle {\frac {{\mathcal {E}}_{1}}{{\mathcal {E}}_{2}}}>1}$  se tractará d'un transformador que reduce a tensión d'entrata. Si ${\displaystyle {\frac {{\mathcal {E}}_{1}}{{\mathcal {E}}_{2}}}<1}$  se tractará d'un transformador que aumenta la tensión d'entrata. Podemos tener transformadors que reducen a tensión d'entrata y atros que l'aumentan.

• Electromagnetismo.
• Inductor.
• Transformador d'impedancia.
• Lei de Faraday.
• Nuclio magnetico.
• Circuito magnetico.

•   Se veigan as imáchens de Commons sobre os transformadors.