Aprenda sobre el funcionamiento de los transformadores elevadores y reductores, así como sus fórmulas matemáticas y aplicaciones relacionadas.
¿Cuál es la diferencia entre los transformadores de elevación y de reducción?
La distinción más importante entre los distintos tipos de transformadores radica en si son de elevación o reducción. La diferencia entre transformadores de elevación y reducción es rudimentaria: los de elevación aumentan la tensión, mientras que los de reducción la reducen.
No faltan aplicaciones prácticas para los transformadores de elevación y reducción. El uso más común es el acondicionamiento de energía eléctrica para su transmisión a larga distancia. Expresamos la potencia eléctrica como:
P= VI
En esta fórmula, P es potencia, V es tensión e I es corriente. Los cables que utilizamos para transmitir electricidad a largas distancias pierden energía. Como resultado, maximizar la tensión (y, por lo tanto, minimizar la corriente) es fundamental para transportar energía eléctrica de manera eficiente. Por este motivo, las estaciones de suministro de energía hacen lo siguiente:
- En primer lugar, aumentan significativamente la tensión para minimizar estas pérdidas de energía.
- Luego reducen la tensión a niveles utilizables en el punto de distribución.
Fórmulas para transformadores elevadores y reductores
La diferencia en la función de los transformadores elevadores y reductores es clara, pero ¿en qué se diferencian los dispositivos en sí? En ambos casos, los dispositivos funcionan por inducción electromagnética entre dos devanados. Los transformadores elevadores tienen más vueltas en el devanado secundario que los transformadores reductores. Para calcular el cambio de tensión, podemos utilizar la siguiente fórmula tanto para transformadores elevadores como reductores:
En esta fórmula, V es la tensión, N es el número de vueltas y los subíndices P y S se refieren a los devanados primario y secundario, respectivamente. La relación de cambio de tensión es entonces igual a la relación entre el número de vueltas entre los devanados primario y secundario. A modo de ejemplo, un transformador elevador de 10:1 requiere diez veces más vueltas en el devanado secundario:
En esta fórmula, convertimos la tensión de 5 V a 50 V (elevación) en un transformador con diez vueltas en el devanado primario y 100 vueltas en el devanado secundario.
Aplicaciones de transformadores de elevación y reducción
Más allá de su uso extensivo en el sistema de distribución de energía, los transformadores son fundamentales para una gran cantidad de productos electrónicos, ya sean de consumo o caseros. Muchos dispositivos de consumo tienen un transformador integrado directamente en el enchufe. Estos enchufes reducen la tensión de la red eléctrica a un nivel apropiado para los circuitos de bajo voltaje dentro del dispositivo.
De manera similar, al trabajar en sus proyectos, es posible que encuentre la necesidad de ajustar las tensiones entre los componentes, lo que se conoce como cambio de niveles lógicos. "Niveles lógicos" se refiere al estado de la señal:
- En binario, lo que importa es si la señal está en la posición "0" o en la posición "1".
- En electrónica digital (por ejemplo, un dispositivo de Arduino), los niveles lógicos pueden referirse a dos estados de "encendido" con diferentes tensiones en lugar de un estado de "apagado" y un estado de "encendido".
Entre varios controladores, sensores, placas y otros dispositivos, estos estados de "encendido" alto y bajo no siempre corresponden a la misma tensión. Utilicemos Arduino como ejemplo. Si bien normalmente es aceptable hacer pasar señales de menor tensión (como 3,3 V) a dispositivos de mayor tensión (como 5 V), hacer lo opuesto puede causar problemas. Un sensor de 5 V que envía una señal de 5 V a un dispositivo de 3,3 V, por ejemplo, puede dañar el dispositivo. Este daño se produce porque la señal que entra probablemente será mayor que la que los pines de 3,3 V están diseñados para aceptar. En este caso, necesitaremos una transformación de tensión para reducir la tensión a un nivel aceptable. Podemos lograrlo con un cambiador de niveles lógicos como este.
Tanto los transformadores de elevación como de reducción utilizan la inducción electromagnética para convertir la tensión entre dos circuitos. Utilizamos ambos tipos en la distribución de energía desde las estaciones de suministro hasta el usuario final y también para garantizar que la tensión apropiada llegue a un circuito en muchos dispositivos personales. Una comprensión básica del funcionamiento de los transformadores le permitirá calcular rápidamente el efecto de un transformador.
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