El principio de funcionamiento del autotransformador y la construcción son similares a los de los transformadores de bobinado convencionales. Sin embargo, difiere en la forma en que lo primario y lo secundario están interrelacionados.
En un transformador de dos devanados, primario y secundario solo están unidos magnéticamente por un núcleo común, pero están completamente aislados el uno del otro. Pero en el caso de un transformador automático, los devanados se conectan tanto eléctrica como magnéticamente.
Consiste en una sola bobina enrollada sobre un núcleo magnético laminado, con un contacto móvil giratorio. El mismo transformador automático se puede usar como transformador reductor o elevador.
El diagrama de circuito de un transformador automático se muestra en la Figura. Cuando el suministro de CA monofásico está conectado entre los terminales A y D y la salida se toma de los terminales C y E, este transformador automático funcionará como un transformador reductor.
Porque el número de vueltas en el devanado entre los terminales A y D (p. ej. bobinado primario) es más que el número de vueltas de bobinado entre el terminal C y el terminal E (es decir, bobinado secundario).
Por otro lado, cuando el suministro de CA monofásico está conectado entre los terminales B y D y la salida se toma de los terminales C y E, el mismo transformador automático funcionará como un transformador escalonado.
Porque el número de vueltas de bobinado entre los terminales B y D (es decir, bobinado primario) es menor que el número de vueltas de bobinado entre los terminales C y E (es decir, bobinado secundario). Podemos hacer pequeñas variaciones en el voltaje de salida tomando la salida de diferentes cintas del transformador automático.
La corriente en la sección de bobinado de un transformador automático, que es común a ambos devanados (CD), es mínima (I1 – I2). Por lo tanto, el área de la sección transversal de ese cable de bobinado es mínima.
Energía transformada eléctricamente en Autotransformador
En un autotransformador, la energía se transforma en carga por dos medios, tanto eléctrica como magnéticamente (o inductivamente). Se puede probar que
potencia transformada inductivamente = potencia de entrada (1-K)
y la potencia transformada eléctricamente = K × potencia de entrada
Ahorro de cobre en un Autotransformador
Es obvio que el peso de cobre requerido en un autotransformador será menor que el de un transformador ordinario de dos devanados. Se puede demostrar matemáticamente que el peso de cobre requerido en un autotransformador (Wa) será:
Wa = (1 − K) × Wo
∴ Ahorro = Wo − Wa
= Wo − (1 − K) Wo = KWo
∴ Ahorro = K × Wo
Donde Wa = peso de Cu en el autotransformador,
Wo = peso de Cu es una corriente del transformador,
K = relación de transformación.
Está claro que el ahorro aumentará a medida que K se acerque a unity.
Ventajas / Desventajas / Aplicaciones del transformador automático
Ventajas de un transformador automático
- Se puede obtener un voltaje que varía continuamente.
- Necesita menos cobre y es más eficiente que un transformador de dos devanados de las mismas clasificaciones.
Desventajas de un transformador automático
Si el devanado (CE) se rompe (circuito abierto), se pierde la acción del transformador y aparece el voltaje primario completo en toda la salida. Puede ser perjudicial para la carga cuando usamos un transformador automático como transformador reductor. Es por eso que un transformador automático se utiliza solo para hacer pequeñas variaciones en el voltaje de salida mientras se usa como transformador reductor.
Otra desventaja importante de un autotransformador es que el secundario no está aislado eléctricamente de su primario. Cuando lo usamos como transformador reductor, el secundario puede causar una descarga eléctrica severa, incluso si produce una tensión muy pequeña (digamos 25 V). Porque no está aislado eléctricamente de la red eléctrica (es decir, conectado a la red eléctrica).
Para entender estos conceptos con mayor claridad, supongamos que queremos obtener un suministro de 30 CA de la red eléctrica de 220 V. Podemos obtener un suministro de 30 V CA utilizando un transformador reductor de 220/30 V o un autotransformador de 220/30 V.
Pero la última opción generalmente se evita porque:
- El ahorro en cobre será muy pequeño.
- Si se produce algún fallo, aparecerán 220 V a través de los terminales secundarios y destruirán los dispositivos conectados al secundario.
- Cuando nuestro sistema funciona correctamente, es decir, da alimentación de 30 V, incluso entonces cualquier persona que toque el terminal secundario del transformador (30 V) puede sufrir una descarga eléctrica severa en algunas situaciones porque no está aislado de la red eléctrica.
Mientras que cuando usamos un transformador reductor, podemos tocar fácilmente el terminal secundario del transformador operativo porque su nivel de voltaje es muy bajo (30 V) y su primario y secundario están completamente aislados eléctricamente el uno del otro. Es decir, no hay conexión eléctrica entre la primaria y la secundaria. La potencia se transfiere de un circuito al segundo solo por flujo magnético.
Aplicaciones de un transformador automático
Los transformadores automáticos se utilizan
- como arrancadores para motores de inducción y motores síncronos que se conocen como arrancadores de transformadores automáticos.
- en laboratorios para obtener un voltaje que varía continuamente.
- en estabilizadores de tensión como transformadores reguladores.
- como transformador de refuerzo para elevar el voltaje en alimentadores de CA.
Gracias por leer sobre el principio de funcionamiento del autotransformador.
Transformador / Todos los Postes
- Principio de funcionamiento del transformador Monofásico
- Transformador ideal
- Construcción del Transformador Trifásico
- Tipos de Transformadores
- Resistencia y Reactancia equivalentes del Transformador
- Circuito equivalente del Transformador Monofásico
- Pérdida de potencia en un Transformador
- Prueba de Circuito abierto del Transformador Monofásico
- Prueba de cortocircuito en Transformador Monofásico
- Eficiencia del transformador
- Regulación del transformador
- Autotransformador
- Transformadores de instrumentos
- Polaridad de los devanados del transformador
- Importancia del Grupo Vectorial del Transformador
- Construcción | Funcionamiento del relé Buchholz
- Por qué no se debe abrir el transformador de corriente secundario
- Prueba de resistencia dieléctrica del aceite del transformador
- Proceso de Eliminación de humedad del transformador