Transformadores con Múltiples Devanados: De Taps a Variacs — Guía Completa

Transformadores con Múltiples Secundarios

Los transformadores son notablemente versátiles. Aunque el diseño clásico de un primario y un secundario es ampliamente enseñado, muchas aplicaciones prácticas se benefician de devanados secundarios adicionales. Considere un transformador donde tres inductores comparten un núcleo magnético común, cada uno acoplado magnéticamente a los demás.

 

Transformador con múltiples secundarios proporciona múltiples voltajes de salida.

 

En tal configuración, las reglas de relación de vueltas que gobiernan voltaje y corriente siguen aplicándose a cada par de devanados. Incluso puede diseñarse un transformador con un primario, un secundario reductor y uno elevador todos en el mismo núcleo.

Históricamente, esta disposición era común en fuentes de alimentación de tubos de vacío, que necesitaban voltajes bajos para filamentos (6–12 V) y altos para placas (cientos de voltios) desde una alimentación de 110 V CA.

Estos transformadores proporcionan salidas eléctricamente aisladas a niveles de voltaje y corriente muy diferentes, todo desde una única fuente primario.

 

Fotografía de un transformador de seis devanados, un primario y cinco secundarios.

 

El transformador de seis devanados mostrado fue diseñado para suministrar tanto la alimentación de filamentos de bajo voltaje como la alimentación de placas de alto voltaje para sistemas de tubos de vacío, todo desde una única fuente de 115 V. La fotografía oculta 15 conductores que llevan las diversas salidas secundarias.

Si el aislamiento entre secundarios no es crítico, un solo devanado secundario puede derivarse en múltiples puntos para crear varios rieles de voltaje, como se ilustra a continuación.

 

Un secundario con derivaciones proporciona múltiples voltajes.

 

Transformador con Interruptor Multipolo

Una derivación (tap) es simplemente una conexión hecha a lo largo de la longitud de un devanado entre sus extremos. La familiar relación de vueltas se mantiene para cada segmento derivado, permitiendo que un transformador ofrezca muchas opciones discretas de voltaje.

 

Secundario con derivaciones usando un interruptor para seleccionar uno de muchos voltajes posibles.

 

Transformador Variable

Extendiendo el concepto de derivación, un contacto deslizante puede recorrer un devanado expuesto, proporcionando efectivamente una derivación en cada vuelta. Esto produce un rango continuo de voltajes de salida.

 

Un contacto deslizante en el secundario varía continuamente el voltaje secundario.

 

Los primeros controladores de velocidad de trenes modelo en los años 1950 y 1960 usaban este principio. Sus transformadores reducían de 110–120 V CA a voltajes más bajos, con el contacto deslizante proporcionando control de velocidad afinado sin desperdiciar potencia en un resistor variable.

Los transformadores industriales a gran escala típicamente usan derivaciones fijas o interruptores multipolo en lugar de contactos deslizantes, porque los contactos móviles son imprácticos a altos niveles de potencia. Los interruptores de derivación usualmente se operan solo cuando el transformador está desenergizado.

Autotransformador

Dado que un solo devanado puede derivarse para emular múltiples devanados, es posible eliminar la bobina secundaria por completo. El resultado es un autotransformador, una sola bobina derivada que eleva o reduce el voltaje pero no proporciona aislamiento.

 

Este autotransformador eleva el voltaje con un solo devanado derivado, ahorrando cobre, sacrificando aislamiento.

 

Un autotransformador reductor se vería similar, con la derivación posicionada para reducir el voltaje en lugar de aumentarlo.

 

Este autotransformador reduce el voltaje con un solo devanado derivado que ahorra cobre.

 

Los autotransformadores son ideales para aplicaciones que requieren un modesto aumento o reducción de voltaje. En lugar de construir un par coincidente de devanados primario y secundario, basta un solo devanado con una derivación, reduciendo coste y peso.

En la configuración "elevadora", la polaridad de la bobina secundaria se alinea para que su voltaje se sume al primario. En la configuración "reductora", la polaridad del secundario resta del primario.

 

Transformador ordinario cableado como autotransformador para elevar el voltaje de línea.

 

Transformador ordinario cableado como autotransformador para reducir el voltaje de línea.

 

La ventaja clave de un autotransformador es el devanado único, que reduce costes de material y peso comparado con un transformador completamente aislado con devanados primario y secundario separados.

Variac: Autotransformador Variable

Los devanados de autotransformador pueden derivarse para proporcionar múltiples relaciones, y un contacto deslizante puede convertirlos en un dispositivo totalmente variable. Esta forma, conocida como Variac, se usa ampliamente en laboratorios y circuitos de aficionados.

 

Un variac es un autotransformador con una derivación deslizante.

 

Los variacs de sobremesa permiten a los técnicos reducir o elevar el voltaje CA doméstico con un rango fino y continuo de control, simplemente girando una perilla.

 

RESUMEN:

• Los transformadores pueden incluir múltiples pares primario-secundario, permitiendo una gama de relaciones elevadoras y reductoras en una sola unidad.
• Las derivaciones de devanado segmentan una sola bobina en múltiples secciones de voltaje.
• Los transformadores variables usan un brazo móvil para contactar el devanado en cualquier punto, ofreciendo ajuste continuo de voltaje.
• Un autotransformador es una sola bobina derivada que cambia voltaje sin aislamiento.
• Un Variac es un autotransformador variable.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de Trabajo de Autotransformadores