Qué es el transformador de núcleo : Construcción y su funcionamiento

En este periodo industrial, los transformadores son un descubrimiento importante, ya que ayudan a cubrir múltiples necesidades y aspectos esenciales de diversas industrias. El principio del transformador reside enteramente en la transformación de la energía. En función de la teoría de la inducción electromagnética, Faraday extendió esta teoría a un transformador, y también esta máquina funciona casi con la misma teoría. Así, el tipo esencial de transformador que se descubrió es la bobina de inducción. Mientras que los primeros transformadores de corriente alterna se desarrollaron en el año 1870 y a partir de ahí la innovación se extendió para inventar varios tipos de transformadores como los de tipo núcleo y los de tipo carcasa, y muchos otros. Este artículo se centra principalmente en la explicación del transformador de núcleo, su funcionamiento, construcción, tipos y ventajas.

¿Qué es el transformador de núcleo?

En el transformador de tipo núcleo, el núcleo magnético se construye con laminaciones que crean un marco en forma de rectángulo. Estas laminaciones tienen forma de tiras en L, como se muestra en la imagen siguiente. Para evitar el alto nivel de reluctancia que se forma en las uniones donde las laminaciones se unen entre sí, la otra capa se apila de forma diferente para eliminar las uniones continuas. El diagrama del transformador de núcleo es:

Construcción

Cualquier tipo de transformador se construye principalmente con tres partes, que son el núcleo, el devanado primario y el devanado secundario.

La parte del núcleo es la más importante, ya que proporciona una vía magnética continua con un espacio de aire mínimo. Se construye con láminas de acero plastificadas que tienen una gran cantidad de silicio. Además, las chapas laminadas mantienen una mayor permeabilidad y unas pérdidas de histéresis mínimas.

Para reducir las pérdidas producidas por las corrientes parásitas, la chapa de acero se protege con un material de pulido de la placa central con revestimiento ligero o cubriéndola con una capa de óxido en la superficie. La anchura de la laminación varía entre 0,35 mm con una frecuencia de 50 Hz y 0,5 mm con una frecuencia de 25 Hz.

Además, para evitar espacios mínimos entre las capas, las láminas de acero se colocan posteriormente en un orden, y estas juntas escalonadas se denominan juntas imbricadas. En cuanto a la construcción del transformador, existen dos tipos de construcciones: una del tipo de núcleo y otra del tipo de carcasa. Aquí nos centraremos en la construcción de tipo núcleo.

En el transformador de tipo núcleo, una parte de la sección del núcleo está protegida por bobinas. En general, la sección del núcleo del transformador de tipo núcleo tendrá forma rectangular y las bobinas tendrán forma rectangular o circular. Los dos devanados se colocan en los extremos opuestos de la sección del núcleo.

En los transformadores de núcleo de gran tamaño, se utilizan bobinas de forma redonda o cilíndrica debido a que la capacidad mecánica de las bobinas de forma circular es mayor que la de las rectangulares. Estos devanados se protegen con una capa helicoidal que tiene varias capas apantalladas entre sí mediante papel, tela, canales de refrigeración o placas de micarta. Para minimizar las fugas de flujo, los dos devanados se sitúan uno tras otro utilizando un cilindro de alto aislamiento que se muestra en la imagen.

Tipos de transformadores con núcleo

En función de la laminación utilizada en el transformador, el transformador de tipo de núcleo se clasifica en dos tipos y son

• Laminados L-L
• Laminados U-I

Cuando las dos láminas de estampación se sueldan conjuntamente, se forma la forma del núcleo del transformador. La forma del transformador se selecciona en función de la potencia del transformador. En un nivel de potencia mínimo del transformador, el devanado tiene forma rectangular o cuadrada.

Por tanto, se utiliza una sección transversal de forma cuadrada o rectangular. El transformador de mínima potencia también tiene conductores de menor capacidad de retención de corriente y es sencillo cubrir el conductor con estas formas. Además, el uso de estas formas es económico para los transformadores de mínima potencia.

En el caso de los transformadores de gran tamaño, el conductor de bobinado grueso se utiliza para manejar grandes niveles de corriente. Resulta algo complicado retorcer el conductor en la forma rectangular o cuadrada deseada. El devanado en forma de círculo es la selección adecuada para el transformador de gran tamaño, ya que aumenta el uso del conductor de cobre.

Mientras que la cantidad correspondiente del espacio queda sin utilizar entre el núcleo y el devanado cuando se utiliza el devanado redondo en un devanado de núcleo de sección transversal cuadrada. Para minimizar esto, se emplea el tipo de velocidad del núcleo de sección transversal. Para construir un núcleo de sección transversal casi, se recurre a la protección de diversas formas. Y éste puede ser de una, dos o varias velocidades

Ventajas y desventajas

El méritos y deméritos del tipo de transformador con núcleo y núcleo se explican como sigue:

Méritos

Buena capacidad mecánica

Los devanados de forma cilíndrica de los transformadores de núcleo están protegidos por toda la parte simétrica del núcleo. La forma en que están incorporados proporciona la ventaja de una mayor capacidad mecánica en comparación con otros tipos de devanados. Como se ha dicho, este transformador de núcleo se construye utilizando una media porción de cada devanado que se cubre en todo el contorno de cada devanado de su circuito magnético.

Prevención de las pérdidas de hierro

La laminación del transformador de núcleo suele organizarse de forma que se construya una junta de intersección con un par de protecciones adicionales, lo que aumenta la precisión de la anchura del núcleo. El apilamiento de las láminas también ofrece la ventaja de minimizar las pérdidas de hierro y las fugas de flujo.

Apropiado para altas frecuencias

Como hay varios niveles de laminación de acero que están protegidos con una sustancia aislante no conductora entre cada capa, las corrientes parásitas están presentes y los efectos magnetizantes se minimizan. Como las láminas finas son tan complicadas de construir y además son económicas, hacen que el dispositivo sea adecuado para una gama alta de frecuencias.

Desventajas

Los deméritos del transformador de núcleo son los siguientes

No es adecuado para aplicaciones externas

Teniendo en cuenta los otros transformadores de tipo seco, un transformador de tipo de núcleo no es absolutamente adecuado para aplicaciones externas. Al igual que los transformadores de aceite, no están protegidos contra la corrosión y tampoco tienen protección contra los factores atmosféricos externos, ya que pueden destruir gradualmente sus componentes internos, especialmente los que están construidos de metal. Es especialmente adecuado para aparatos domésticos y aparatos de fabricación a pequeña escala, como centrales eléctricas de interior y plantas.

Ruidoso

Un transformador de núcleo y otros transformadores secos producen un alto nivel de ruido. Incluso puede producir descargas de ruido audibles por el trabajo del estaño o el ruido eléctrico que se produce por la formación de arcos en las láminas.

Aplicaciones

El aplicaciones del transformador de núcleo son:

Se utilizan en aplicaciones de alto nivel de tensión, como transformadores de distribución, automóviles y transformadores de potencia.

Se trata del concepto de transformador de núcleo. Este artículo ha proporcionado una explicación clara del transformador de núcleo, su funcionamiento, construcción, tipos y ventajas. Conoce cuáles son los aplicaciones reales del transformador de núcleo?