El tresformador ye un dispositivu llétricu que dexa aumentar o menguar la tensión nun circuitu llétricu de corriente alterna, calteniendo la potencia. La potencia qu'ingresa al equipu, nel casu d'un tresformador ideal (esto ye, ensin perdes), ye igual a la que se llogra a la salida. Les máquines reales presenten un pequeñu porcentaxe de perdes, dependiendo del so diseñu y tamañu, ente otros factores.
El tresformador ye un dispositivu que convierte la enerxía llétrico alterno d'un ciertu nivel de tensión, n'enerxía alterno d'otru nivel de tensión, basándose nel fenómenu de la inducción electromagnética. Ta constituyíu por dos bobines de material conductor, enduvellaes sobre un nucleu zarráu de material ferromagnético, pero aisllaes ente sigo llétricamente. La única conexón ente les bobines constituyir el fluxu magnético común que s'establez nel nucleu. El nucleu, xeneralmente, ye fabricáu bien seya de fierro o de llámines apiladas d'aceru llétrico, aleación apropiao pa optimizar el fluxu magnético. Les bobines o enduvellaos denominar primariu y secundariu según correspuendan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respeutivamente. Tamién esisten tresformadores con más enduvellaos; nesti casu, puede esistir un enduvelláu "terciariu", de menor tensión que'l secundariu.
Funcionamientu thumb|Representación esquemática del tresformador. Esti elementu llétricu basar nel fenómenu de la inducción electromagnética, yá que si aplicamos una fuercia electromotriz alterna nel enduvelláu primariu, por cuenta de la variación de la intensidá y sentíu de la corriente alterna, produzse la inducción d'un fluxu magnético variable nel nucleu de fierro.
Esti fluxu va aniciar, por inducción electromagnética, l'apaición d'una fuercia electromotriz nel enduvelláu secundariu. La tensión nel enduvelláu secundariu va depender direutamente del númberu de espiras que tengan los enduvellaos y de la tensión del enduvelláu primariu.
Rellación de Tresformamientu
La rellación de tresformamientu indica l'aumentu o decremento que sufre'l valor de la tensión de salida con al respective de la tensión d'entrada, esto quier dicir, la rellación ente la tensión de salida y la d'entrada.
La rellación ente la fuercia electromotriz inductora (Ep), l'aplicada al enduvelláu primariu y la fuercia electromotriz inducida (Es), la llograda nel secundariu, ye direutamente proporcional al númberu de espiras de los enduvellaos primariu (Np) y secundariu (Ns) , según la ecuación:
La rellación de tresformamientu (m) de la tensión ente'l bobinado primariu y el bobinado secundariu depende de los númberos de vueltes que tenga cada unu. Si'l númberu de vueltes del secundariu ye'l triple del primariu, nel secundariu va haber el triple de tensión.
Onde: (Vp) ye la tensión nel enduvelláu primariu o tensión d'entrada, (Vs) ye la tensión nel enduvelláu secundariu o tensión de salida, (Ip) ye la corriente nel enduvelláu primariu o corriente d'entrada, y (Is) ye la corriente nel enduvelláu secundariu o corriente de salida.
left|280px
Esta particularidá utilizar na rede de tresporte d'enerxía llétrico: al poder efectuar el tresporte a altes tensiones y pequeñes intensidaes, menguar les perdes pol efeutu Joule y embrívese el costu de los conductores.
Asina, si'l númberu de espiras (vueltes) del secundariu ye 100 vegaes mayor que'l del primariu, al aplicar una tensión alterno de 230 voltios nel primariu, llógrense 23.000 voltios nel secundariu (una rellación 100 vegaes cimera, como lo ye la rellación de espiras). A la rellación ente'l númberu de vueltes o espiras del primariu y les del secundariu llámase-y rellación de vueltes del tresformador o rellación de tresformamientu.
Agora bien, como la potencia llétrica aplicada nel primariu, en casu d'un tresformador ideal, ten de ser igual a la llograda nel secundariu:
El productu de la diferencia de potencial pola intensidá (potencia) ten de ser constante, colo que nel casu del exemplu, si la intensidá circulante pol primariu ye de 10 amperios, la del secundariu va ser de solu 0,1 amperios (una centésima parte).
Principiu de funcionamientu thumb|Tresformador monofásicu ideal. El principiu de funcionamientu del tresformador tien les sos bases na teoría del electromagnetismu resumida nes ecuaciones de Maxwell.
Corriente de inrush La corriente de inrush o corriente transitoria de magnetización ye una corriente delles vegaes la corriente nominal que se produz al momentu de coneutar el tresformador a la rede. Puede ser de 10 vegaes la corriente nominal hasta 100 vegaes en casos raros.
Historia thumb|Tresformador de nucleu laminado amosando'l cantu de les laminaciones na parte cimera de la unidá.
Primeros pasos: los esperimentos con bobines d'inducción El fenómenu d'inducción electromagnética nel que se basa'l funcionamientu del tresformador foi afayáu por Michael Faraday en 1831, básase fundamentalmente en que cualquier variación de fluxu magnético que traviesa un circuitu zarráu xenera una corriente inducida, y en que la corriente inducida namái permanez mientres se produz el cambéu de fluxu magnético.
La primera "bobina d'inducción" foi inventada pol sacerdote Nicholas Joseph Callen na Universidá de Maynooth n'Irlanda en 1836. Callen foi unu de los primeros investigadores en dase cuenta de que cuantes más espiras hai nel secundariu, en rellación col bobinado primariu, más grande ye l'aumentu de la tensión llétrico.
Los científicos ya investigadores basaron los sos esfuercios n'evolucionar les bobines d'inducción pa llograr mayores tensiones nes bateríes. En llugar de corriente alterna (CA), la so aición basar nun "do&break" mecanismu vibrador que regularmente atayaba'l fluxu de la corriente direuta (DC) de les bateríes.
Ente la década de 1830 y la década de 1870, los esfuercios pa construyir meyores bobines d'inducción, na so mayoría por ensayu y error, reveló amodo los principios básicos de los tresformadores. Un diseñu práctico y eficaz nun apaeció hasta la década de 1880, pero dientro d'un deceniu, el tresformador sería un papel decisivu na Guerra de les Corrientes”, y en que los sistemes de distribución de corriente alterna trunfaron sobre los sos homólogos de corriente continua, una posición dominante que caltienen dende entós.
En 1876, l'inxenieru rusu Pavel Yablochkov inventó un sistema de llume basáu nun conxuntu de bobines d'inducción nel cual el bobinado primariu coneutar a una fonte de corriente alterna y los enduvellaos secundarios podíen conectase a delles llámpares d'arcu, del so propiu diseñu. Les bobines utilizaes nel sistema portábense como tresformadores primitivos. La patente alegó que'l sistema podría, “apurrir suministru por separáu a dellos puntos de llume con distintes intensidaes lluminoses procedentes d'una sola fonte d'enerxía llétrico”.
En 1878, los inxenieros de la empresa Ganz n'Hungría asignaron parte de los sos recursos d'inxeniería pa la fabricación d'aparatos de llume llétrico p'Austria y Hungría. En 1883, realizaron más de cincuenta instalaciones pa dichu fin. Ufiertaba un sistema que constaba de dos lámpares incandescentes y d'arcu, xeneradores y otros accesorios.
En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs espunxeron per primer vegada un dispositivu con un nucleu de fierro llamáu "xenerador secundariu" en Londres, depués vendieron la idea a la compañía d'Estaos Xuníos Westinghouse Electric. Tamién esti sistema foi espuestu en Turín, Italia en 1884, onde foi adoptáu pal sistema d'allumáu llétricu.
La nacencia del primer tresformador Ente 1884 y 1885, los inxenieros húngaros Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy y Miksa Déri, de la compañía Ganz, d'esi país, crearon en Budapest el modelu “ZBD” de tresformador de corriente alterna, basáu nun diseñu de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs namái diseñaron un modelu de nucleu abiertu). Afayaron la fórmula matemática de los tresformadores:
onde Vs ye la tensión nel secundariu y Ns ye'l númberu de espiras nel secundariu; Vp y Np corresponder al primariu.
La so solicitú de patente fixo'l primer usu de la pallabra tresformador, que fuera acuñada por Bláthy Ottó.
En 1885, George Westinghouse mercó les patentes del ZBD y les de Gaulard y Gibbs. Él encamentó-y a William Stanley la construcción d'un tresformador de tipu ZBD pa usu comercial. Esti diseñu utilizar per primer vegada comercialmente en 1886.
Otra información d'interés thumb|250px|Tresformador de tres fases. El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la enerxía llétrico qu'usaba tresformadores poner n'operación en 1886 en Great Barington, Massachussets, nos Estaos Xuníos d'América. Nesi mesmu añu, la lletricidá tresmitir a 2.000 voltios en corriente alterna a una distancia de 30 quilómetros, nuna llinia construyida en Cerchi, Italia. A partir d'esta pequeña aplicación inicial, la industria llétrico nel mundu percorrió en tal forma, que na actualidá ye factor de desenvolvimientu de los pueblos, formando parte importante nesta industria'l tresformador. L'aparatu qu'equí se describe ye una aplicación, ente tantes, derivada de la inicial bobina de Ruhmkorff o carrete de Ruhmkorff, que consistía en dos bobines concéntriques. A una bobina, llamada primariu, aplicábase-y una corriente continua proveniente d'una batería, conmutada per mediu d'un ruptor movíu pol magnetismu xeneráu nun nucleu de fierro central pola mesma enerxía de la batería. El campu magnético asina creáu variaba al son de les interrupciones, y nel otru bobinado, llamáu secundariu y con munches más espiras, inducíase una corriente d'escasu valor pero con una fuercia llétrico capaz de saltar ente les puntes d'un chispómetro conectáu a los sos estremos.
Tamién da orixe a les antigües bobines de ignición del automóvil Ford T, que tenía una per cada buxía, comandadas por un distribuidor que mandaba la corriente al traviés de caúna de les bobines na secuencia correuta.
Tresformador trifásicu Esisten munchos tipos de tresformadores, ente los cualos el tresformador trifásicu tien una importancia induldable. Esti tipu de tresformador ocúpase tantu en xeneración cerca de los xeneradores p'alzar la insuficiente tensión d'estos, según tamién en tresmisión por llinia de tresmisión y en distribución onde se tresporta la enerxía llétrico a voltaxes menores escontra cases, comerciu ya industria. Toos el tresformadores dende la xeneradora hasta la entrada de los nuesos llares o industries son tresformadores trifásicos.
Un tresformador trifásicu consta de tres fases movíes en 120 graos, en sistemes equilibraos tienen igual magnitú. Una fase consiste nun polu positivu y negativu pol que circula una corriente alterna. Nun ye necesariu dicir qu'un tresformador nun funcionar con corriente continua, yá que por qu'esista un voltaxe V ten d'haber una variación del fluxu. V = N dΦ/dt onde N ye'l númberu de espiras del llau d'alta o baxa tensión del tresformador. El términu dΦ/dt ye una derivada del fluxu, o en términos simples la variación del fluxu magnético. Faraday demostró nel sieglu XIX que si s'avera un imán a una bobina moviendo l'imán o la bobina induzse una corriente y produz un voltaxe los cualos pueden faer trabayu como encender una bombilla.
Les distintes formes de conexón de los bobinados trifásicos d'un tresformador, recibe'l nome de grupu de conexionado. Amás d'identificar les conexones de los bobinados primariu y secundariu (estrella, triángulu o zig-zag), el grupu de conexionado indica'l desfasaje ente les tensiones de llinia primaria y secundaria, de los sistemes trifásicos venceyaos pol tresformador. Los grupos de conexionado más comúnmente utilizaos na distribución d'enerxía llétrico son Dy5 (primariu en triángulu, secundariu n'estrella, desfasaje 150 graos) y Dy11 (triángulu, estrella, 330 graos), Yy0 (estrella, estrella, 0 graos), Yd11 (estrella, triángulu, 330 graos), ente otros. El conceutu práuticu de grupu de conexionado adquier relevancia pa realizar una operación segura, mientres la puesta en paralelu de tresformadores.