Principio de funcionamiento del transformador eléctrico se examinará el de construcción más elemental. Un circuito magnético simple, constituido por dos columnas y dos culatas, en el que han sido arrollados dos circuitos eléctricos:
– Uno, – Uno, constituido por una bobina de N1 espiras, es conectado a la fuente de corriente alterna y recibe el nombre de primario. – Otro – Otro constituido por un bobinado de N2 espiras, permite conectar a sus bornes un circuito eléctrico de utilización (la carga) y recibe el nombre de secundario.
Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno, por él (el bobinado) circulará una corriente eléctrica alterna (I1), que produce una fuerza magneto motriz que causa que se establezca un flujo de líneas de fuerza alterno (Ф1) en (Ф1) en el circuito magnético del transformador.
El flujo Ф1, al estar canalizado en el núcleo, induce en las espiras del bobinado secundario una fuerza electromotriz (E2). Las espiras del bobinado primario también están en la influencia del Ф1. Por lo tanto en tanto en ellas se va a inducir una fuerza contra electromotriz (E1), que se opone al voltaje al voltaje de alimentación, dando como resultado una disminución de la intensidad de corriente de corriente I1.
Cuando se le aplica carga (R) al bobinado secundario, circula por él la intensidad de corriente I2, la cual produce el flujo magnético Ф2, opuesto al Ф1, por lo tanto reduce el flujo resultante en el núcleo dando como resultado que la fuerza contra electromotriz disminuya y la intensidad de corriente I1 aumente.
Se observa como un aumento de la corriente en el secundario (I2) provoca un aumento de la corriente en el primario (I1), sin que exista conexión eléctrica entre ambos bobinados. Dado que la fuerza contra electromotriz (FCEM) es directamente proporcional al flujo inductor (Ф1), al disminuir éste, por la contraposición del Ф2, se da un incremento en la corriente I1.
Parámetros Eléctricos Para concluir este apartado es interesante conocer algunos de los parámetros que nos indican las características de los transformadores. Muchos de ellos son suministrados por el fabricante. Algunos ya nos son conocidos, pues hemos hablado de ellos, tal es el caso de la relación de transformación, las resistencias y reactancias de primario y secundario, pero otros aún no los hemos citado.
Tensión primaria: es la tensión a la cual se debe alimentar el transformador, dicho en otras palabras, la tensión nominal (V1n) de su bobinado primario. En algunos transformadores hay más de un bobinado primario, existiendo en consecuencia, más de una tensión primaria. Tensión máxima de servicio: es la máxima tensión a la que puede funcionar el transformador de manera permanente. Tensión secundaria: si la tensión primaria es la tensión nominal del bobinado primario del transformador, la tensión secundaria es la tensión nominal (V2n) del bobinado secundario.
Potencia nominal: es la potencia aparente máxima que puede suministrar el bobinado secundario del transformador. Este valor se mi de en kilovoltio amperios (kVA). Relación de transformación (Rt): es el resultado de dividir la tensión nominal primaria entre la secundaria. Intensidad nominal primaria (I1n): es la intensidad que circula por el bobinado primario, cuando se está suministrando la potencia nominal del transformador. Dicho en otras palabras, es la intensidad máxima a la que puede trabajar el bobinado primario del transformador. Intensidad nominal secundaria (I 2n): al igual que ocurría con la intensidad primaria, este parámetro hace referencia a la intensidad que circula por el bobinado secundario cuando el transformador está suministrando la potencia nominal. Tensión de cortocircuito (Vcc): hace referencia a la tensión que habría que aplicar en el bobinado primario para que, estando el bobinado secundario cortocircuitado, circule por éste la intensidad secundaria nominal. Se expresa en porcentaje.
En relación a este parámetro nos extenderemos un poco más que su mera definición. Por lo que acabamos de decir, la expresión resultante será:
Y como la impedancia tiene un componente real y otro imaginario, también esta tensión los tendrá:
Antes de continuar conviene aclarar que la impedancia de cortocircuito Zcc la obtenemos, como cualquier otra impedancia, por la expresión ya conocida:
Solo resta hablar de la forma en que se suele dar el valor de la tensión de cortocircuito y que es en porcentaje, para ello usaremos la primera expresión de las que citamos a continuación. Las demás muestran la relación que hay entre las tensiones de R y X, que son iguales que las que hay en un triángulo de impedancias.
Intensidad de cortocircuito (Icc): si aplicamos al primario la tensión V1n estando el secundario cortocircuitado, circulará una corriente muy elevada pues estamos en una situación de avería eléctrica. Puesto que la potencia de la red eléctrica podemos considerarla infinita y la tensión del primario no varía y teniendo como única carga en el circuito la impedancia de cortocircuito, tendremos:
y de la tensión de cortocircuito sabemos:
Por lo que si despejamos Zcc en ambas expresiones e igualamos, tendremos:
Esta expresión nos muestra la corriente de cortocircuito en el primario; la del secundario la obtendremos multiplicando por la relación de transformación.
Caída de tensión: a efectos prácticos se considera que la tensión primaria es constante, y que la caída de tensión va referida al secundario. Así definimos la caída de tensión como la diferencia entre la tensión del primario y la del secundario referido al primario.
si sustituimos el valor de cada término en la expresión anterior nos quedará:
Y recordando el concepto de reducción al primario que ya hemos estudiado, la expresión anterior quedará simplificada de la siguiente manera:
Energía Eólica: Energía producida por el viento la cual esta ocasionada por las diferencias térmicas en la atmósfera. La energía eólica ha sido siempre ejercida por el hombre en forma secundaria, para la navegación y en 1a utilización local como los molinos de vientos. El viento es una fuente inagotable y no contaminante, pero es irregular y el sistema de almacenaje en baterías ha sido desarrollado, pero necesita mayor perfección. El viento es una manifestación indirecta de la energía del sol, el 0.7 % de esta relación es transmitida en energía cinética de los vientos. La energía del viento se deriva del calentamiento diferencial de la atmósfera por el sol, y las irregularidades de la superficie terrestre. Aunque sólo una pequeña parte de la energía solar que llega a la tierra se convierte en energía cinética del viento, la cantidad total es enorme. La potencia de los sistemas conversores de energía eólica es proporcional al cubo de la velocidad del viento, por lo que la velocidad promedio del viento y su distribución en un sitio dado son factores muy importantes en la economía de los sistemas. El recurso energético eólico es muy variable tanto en el tiempo como en su localización. La variación con el tiempo ocurre en intervalos de segundos y minutos (rachas), horas (ciclos diarios), y meses (variaciones estacionales). Podemos afirmar que la Argentina cuenta en la Patagonia, a este respecto, con un verdadero paraíso de vientos. También se presentan favorables escenarios para el aprovechamiento eólico en la costa pampeana, la cordillera central y norte y otras locaciones. Los sistemas de aprovechamiento de este tipo de energía varían entr e pequeños, para generación de electricidad y bombeo de agua y grandes para producción de energía eléctrica a gran escala.
Energía de la Olas: La energía undimotriz, u olamotriz, es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas. Es uno de los tipos de energías renovables más estudiada actualmente, y presenta enormes ventajas frente a otras energías renovables debido a que en ella se presenta una mayor facilidad para predecir condiciones óptimas que permitan la mayor eficiencia en sus procesos. Es más fácil llegar a predecir condiciones óptimas de oleaje, que condiciones óptimas en vientos para obtener energía eólica, ya que su variabilidad es menor.
Energía Solar: Se denomina Energía Solar, puntualmente, a los sistemas que aprovechan la radiación solar incidente sobre la tierra para calefacciones y/o generar energía eléctrica. Cabe destacar que la radiación solar que llega a la tierra influye directa o indirectamente en la producción de otras energías, como la eólica, hidráulica y biomasa. Nuestro país (Argentina) posee muy buenas condiciones, en la totalidad de su territorio Los sistemas más utilizados de aprovechamiento de energía solar se diferencian en dos grandes grupos: Sistemas Térmicos y Sistemas foto voltaicos.
Celdas de carga combustible Una celda de combustible también llamada célula o pila de combustible es un dispositivo de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los elementos consumidos; es decir produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que se puede tener en una batería convencional. Además los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté su nivel de carga; en cambio en una celda de combustible los electrodos se comportan relativamente estables. Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo. Por otra parte las baterías convencionales consumen reactivos sólidos y una vez que se han agotado, deben ser eliminadas o recargadas con electricidad. Generalmente los reactivos fluyen hacia adentro y los productos de la reacción fluyen hacia fuera. La operación a largo plazo virtualmente continua es factible mientras se mantengas estos flujos
