Configuraciones de bobinado

Transformadores con varios secundarios

Los transformadores son dispositivos muy versátiles. El concepto básico de transferencia de energía entre inductores mutuos es lo suficientemente útil entre una sola bobina primaria y una sola bobina secundaria, pero los transformadores no tienen que fabricarse con solo dos juegos de devanados. Considere este circuito transformador:

El transformador con múltiples secundarios proporciona múltiples voltajes de salida.

Aquí, tres bobinas inductoras comparten un núcleo magnético común, "acoplándolas" o "uniéndolas" magnéticamente. La relación de las relaciones de giro de los devanados y las relaciones de voltaje que se ven con un solo par de inductores mutuos sigue siendo válida aquí para varios pares de bobinas.

Es totalmente posible montar un transformador como el de arriba (un devanado primario, dos devanados secundarios) en el que un devanado secundario es un reductor y el otro es un elevador.

De hecho, este diseño de transformador era bastante común en los circuitos de suministro de energía de los tubos de vacío, que debían suministrar bajo voltaje para los filamentos de los tubos (típicamente 6 o 12 voltios) y alto voltaje para las placas de los tubos (varios cientos de voltios) de un voltaje primario nominal de 110 voltios CA.

No solo son posibles voltajes y corrientes de magnitudes completamente diferentes con un transformador de este tipo, sino que todos los circuitos están aislados eléctricamente entre sí.

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

El transformador de la figura anterior está destinado a proporcionar los voltajes tanto altos como bajos necesarios en un sistema electrónico que utiliza tubos de vacío. Se requiere bajo voltaje para alimentar los filamentos de los tubos de vacío, mientras que se requiere alto voltaje para crear la diferencia de potencial entre la placa y los elementos del cátodo de cada tubo.

Un transformador con múltiples devanados es suficiente para proporcionar todos los niveles de voltaje necesarios desde una sola fuente de 115 V. Los cables de este transformador (¡15 de ellos!) No se muestran en la fotografía, ya que están ocultos a la vista.

Si el aislamiento eléctrico entre los circuitos secundarios no es de gran importancia, se puede obtener un efecto similar "tocando" un solo devanado secundario en varios puntos a lo largo de su longitud, como en la figura siguiente.

Un secundario con una sola toma proporciona múltiples voltajes.

Transformador conmutador multipolar

Un grifo no es más que una conexión de cable hecha en algún punto de un devanado entre los extremos. No es sorprendente que la relación de magnitud de voltaje / giro de devanado de un transformador normal sea válida para todos los segmentos de devanados tomados. Este hecho puede aprovecharse para producir un transformador capaz de múltiples relaciones:

Un secundario con toma que usa un interruptor para seleccionar uno de los muchos voltajes posibles.

Transformador variable

Llevando el concepto de derivaciones de bobinado más allá, terminamos con un “transformador variable”, donde un contacto deslizante se mueve a lo largo de un devanado secundario expuesto, capaz de conectarse con él en cualquier punto a lo largo de su longitud. El efecto es equivalente a tener un grifo sinuoso en cada giro del bobinado y un interruptor con postes en cada posición del grifo:

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

Una aplicación del consumidor del transformador variable son los controles de velocidad para modelos de trenes, especialmente los de los años 50 y 60. Estos transformadores eran esencialmente unidades reductoras, el voltaje más alto que se puede obtener del devanado secundario es sustancialmente menor que el voltaje primario de 110 a 120 voltios CA.

El contacto de barrido variable proporcionó un medio simple de control de voltaje con poca energía desperdiciada, ¡mucho más eficiente que el control usando una resistencia variable!

Los contactos de deslizamiento móvil son demasiado imprácticos para usarse en diseños de transformadores de potencia industriales grandes, pero los interruptores multipolares y las tomas de bobinado son comunes para el ajuste de voltaje. Es necesario realizar ajustes periódicamente en los sistemas de energía para adaptarse a los cambios en las cargas durante meses o años, y estos circuitos de conmutación proporcionan un medio conveniente.

Por lo general, estos "interruptores de derivación" no están diseñados para manejar la corriente de carga completa, sino que deben activarse solo cuando el transformador se ha desenergizado (sin energía).

Autotransformador

Teniendo en cuenta cómo podemos aprovechar cualquier devanado de transformador para obtener el equivalente de varios devanados (aunque con pérdida de aislamiento eléctrico entre ellos), tiene sentido que sea posible prescindir del aislamiento eléctrico por completo y construir un transformador a partir de un solo devanado. De hecho, esto es posible y el dispositivo resultante se denomina autotransformador :

Este autotransformador aumenta el voltaje con un solo devanado de derivación, lo que ahorra cobre y sacrifica el aislamiento.

El autotransformador que se muestra arriba realiza una función de aumento de voltaje. Un autotransformador reductor se parecería a la figura siguiente.

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

Los autotransformadores encuentran un uso popular en aplicaciones que requieren un ligero aumento o reducción en el voltaje de una carga.

La alternativa con un transformador normal (aislado) sería tener la relación de devanado primario / secundario adecuada hecha para el trabajo o usar una configuración reductora con el devanado secundario conectado en serie-auxiliar ("impulso") o serie- oponerse ("oponerse") a la moda.

Se proporcionan voltajes primarios, secundarios y de carga para ilustrar cómo funcionaría esto.

Configuraciones de autotransformadores

Primero, la configuración de "impulso". En la siguiente figura, la polaridad de la bobina secundaria está orientada de manera que su voltaje se suma directamente al voltaje primario.

Transformador ordinario cableado como autotransformador para aumentar el voltaje de la línea.

A continuación, la configuración de "bucking". En la siguiente figura, la polaridad de la bobina secundaria está orientada de modo que su voltaje se reste directamente del voltaje primario:

Transformador ordinario conectado como un autotransformador para reducir el voltaje de la línea.

La principal ventaja de un autotransformador es que se obtiene la misma función de refuerzo o de retroceso con un solo devanado, lo que lo hace más económico y ligero de fabricar que un transformador regular (de aislamiento) que tiene tanto devanados primarios como secundarios.

Autotransformador variable variable

Al igual que los transformadores normales, los devanados de los autotransformadores se pueden conectar para proporcionar variaciones en la relación. Además, se pueden hacer continuamente variables con un contacto deslizante para tocar el devanado en cualquier punto a lo largo de su longitud.

La última configuración es lo suficientemente popular como para haberse ganado su propio nombre:la Variac . (figura a continuación)

Un variac es un autotransformador con un toque deslizante.

Las pequeñas variantes para uso en sobremesa son equipos populares para el experimentador de electrónica, ya que pueden reducir el voltaje de CA doméstico (o, a veces, también) con un rango de control amplio y fino con solo girar una perilla.

REVISAR:

• Los transformadores pueden equiparse con más de un solo par de devanados primario y secundario. Esto permite múltiples ratios ascendentes y / o descendentes en el mismo dispositivo.
• Los devanados del transformador también se pueden "aprovechar":es decir, se cruzan en muchos puntos para segmentar un solo devanado en secciones.
• Los transformadores variables se pueden fabricar proporcionando un brazo móvil que barre a lo largo de un devanado, haciendo contacto con el devanado en cualquier punto a lo largo de su longitud. El devanado, por supuesto, tiene que estar desnudo (sin aislamiento) en el área donde barre el brazo.
• Un autotransformador es una bobina inductora con derivación única que se utiliza para aumentar o reducir el voltaje como un transformador, excepto sin proporcionar aislamiento eléctrico.
• Una Variac es un autotransformador variable.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de autotransformadores