El transformador es una de las máquinas más importantes de la red eléctrica, y una de las más sencillas: no tiene piezas que se muevan. Su trabajo es cambiar la tensión de la corriente alterna, subiéndola o bajándola, perdiendo muy poca energía por el camino.
Por qué hace falta cambiar la tensión
Para transportar mucha potencia a mucha distancia conviene usar tensiones muy altas. Con la misma potencia, si subes la tensión baja la corriente, y las pérdidas en los cables dependen del cuadrado de la corriente (P = I² · R). Por eso las líneas de transporte trabajan a 220 000 o 400 000 voltios.
Pero en casa necesitamos 230 V. Entre la central y el enchufe, la tensión sube y baja varias veces, y cada cambio lo hace un transformador.
Cómo funciona
Un transformador tiene tres partes:
- Núcleo: un bloque de chapas de acero especial, apiladas y aisladas entre sí.
- Devanado primario: una bobina por la que entra la corriente.
- Devanado secundario: otra bobina, en el mismo núcleo, por la que sale.
El proceso:
- La corriente alterna del primario crea en el núcleo un campo magnético que cambia continuamente de valor y de sentido.
- El núcleo conduce ese campo hasta el secundario.
- El campo variable induce una tensión en el secundario (ley de Faraday).
La relación de transformación
La tensión de salida depende del número de vueltas de cada bobina:
V₁ / V₂ = N₁ / N₂
- Si el secundario tiene menos vueltas, la tensión baja (transformador reductor).
- Si tiene más vueltas, la tensión sube (transformador elevador).
Por ejemplo, un transformador que pasa de 20 000 V a 400 V tiene una relación de 50: el primario tiene 50 veces más vueltas que el secundario.
La potencia, en cambio, se mantiene casi igual (menos las pérdidas). Si la tensión baja 50 veces, la corriente sube unas 50 veces. Por eso los cables del lado de baja tensión de un transformador son mucho más gruesos.
Las pérdidas
Un buen transformador de distribución aprovecha más del 98 % de la energía. Lo poco que pierde se convierte en calor:
- Pérdidas en el hierro: por la magnetización del núcleo. Existen siempre que está conectado, aunque no haya consumo. Las chapas finas y aisladas sirven para reducirlas.
- Pérdidas en el cobre: por la resistencia de los devanados. Crecen con el cuadrado de la carga.
Para evacuar ese calor, los transformadores grandes van sumergidos en aceite con aletas o radiadores; otros son secos, encapsulados en resina, y se usan sobre todo en interiores.
Dónde los encuentras
- En las centrales: elevan la tensión del generador para enviarla a la red de transporte.
- En las subestaciones: bajan de alta a media tensión.
- En los centros de transformación: bajan de media tensión a los 400/230 V que llegan a las casas.
- Dentro de los aparatos: en fuentes de alimentación, soldadores o equipos de audio, a escala mucho menor.
Sin el transformador, la red eléctrica tal como la conocemos no existiría: es la razón principal por la que las redes usan corriente alterna.
