17 de mayo de 2024
Principio de funcionamiento de los transformadores rectificadores
El principio de funcionamiento de los transformadores rectificadores es el mismo que el de los transformadores ordinarios. Un transformador es un dispositivo que transforma la tensión alterna basándose en el principio de inducción electromagnética. En general, un transformador cuenta con dos devanados mutuamente independientes: el devanado primario y el devanado secundario, que comparten un núcleo común. Cuando el devanado primario del transformador se conecta a una fuente de alimentación de corriente alterna, circula una corriente alterna por el devanado, generando una fuerza magnetomotriz y creando así un flujo magnético alterno en el núcleo de hierro cerrado. Los devanados primario y secundario cortan las líneas de flujo magnético, y en el devanado secundario se induce una tensión alterna de la misma frecuencia. La relación de tensiones entre el devanado primario y el secundario es igual a la relación de espiras. Por ejemplo, si un transformador tiene 440 espiras en el devanado primario y 220 espiras en el secundario, con una tensión de entrada primaria de 220V, la tensión de salida secundaria será de 110V. Algunos transformadores pueden disponer de varios devanados secundarios y tomas, lo que permite obtener múltiples tensiones de salida.
Características de los transformadores rectificadores
Los transformadores rectificadores se utilizan junto con rectificadores para formar equipos rectificadores, que permiten convertir energía de corriente alterna en energía de corriente continua. Los equipos rectificadores son la fuente de alimentación de corriente continua más utilizada en las empresas industriales modernas, con un amplio uso en campos como la transmisión en corriente continua, la tracción eléctrica, los trenes de laminación, el galvanizado y la electrólisis.
El lado primario de un transformador rectificador se conecta al sistema de alimentación de corriente alterna, es decir, al lado de red, mientras que el lado secundario se conecta al rectificador, es decir, al lado de válvula. Aunque el principio estructural de los transformadores rectificadores es similar al de los transformadores ordinarios, presentan características específicas debido a su carga particular, el rectificador, en comparación con las cargas generales:
1. Formas de onda de corriente no sinusoidales: Cada brazo del rectificador conduce por turnos dentro de un ciclo, ocupando el tiempo de conducción solo una parte del ciclo. Por lo tanto, la forma de onda de la corriente que circula por el brazo del rectificador no es una onda sinusoidal, sino que se asemeja a una onda rectangular discontinua. Las formas de onda de corriente en los devanados primario y secundario tampoco son sinusoidales. La figura muestra la forma de onda de corriente en una conexión en puente trifásico YN. Al utilizar un rectificador de tiristores, cuanto mayor es el ángulo de retardo, más abrupta es la fluctuación de la corriente y más componentes armónicos contiene esta, lo que aumenta las pérdidas por corrientes de Foucault. Dado que el tiempo de conducción del devanado secundario solo ocupa una parte del ciclo, el factor de utilización del transformador rectificador se reduce. En comparación con los transformadores ordinarios, los transformadores rectificadores son más grandes y pesados en las mismas condiciones.
2. Distinta equivalencia de potencias: En los transformadores ordinarios, la potencia del lado primario y del secundario es igual (despreciando las pérdidas), y la potencia del transformador es la del devanado primario o secundario. Sin embargo, en los transformadores rectificadores, la potencia de los devanados primario y secundario puede ser igual o desigual (por ejemplo, en la rectificación de media onda), dependiendo de las formas de onda de la corriente. Por ello, la potencia de un transformador rectificador es el promedio de la potencia aparente de los devanados primario y secundario, lo que se conoce como potencia equivalente, expresada por S=(S1+S2)/2, donde S1 es la potencia aparente del devanado primario y S2 es la potencia aparente del devanado secundario.
3. Resistencia a cortocircuitos: A diferencia de los transformadores ordinarios, los transformadores rectificadores deben cumplir estrictamente los requisitos de resistencia a las fuerzas de cortocircuito. Por ello, garantizar que el producto posea estabilidad dinámica frente a cortocircuitos es un aspecto crítico en el diseño y la fabricación.
