Por Kim Lewis, actualizado el 24 de marzo de 2022

La ciencia detrás de los transformadores elevadores

Un transformador elevador es un dispositivo que aumenta el voltaje de una señal de corriente alterna (CA). Consta de dos devanados, primario y secundario, enrollados alrededor de un núcleo magnético compartido. Cuando la CA fluye a través del devanado primario, genera un campo magnético cambiante que induce un voltaje en el devanado secundario. Este proceso se rige por la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Principios básicos

El voltaje producido en el lado secundario depende de la relación de vueltas (densidad de devanado) entre las bobinas primaria y secundaria. La fórmula básica es:

V_secundaria =V_primario × (N_secundario ÷ N_primario )

Donde N representa el número de vueltas.

Relaciones de tensión y corriente

Debido a que el enlace del flujo magnético permanece constante, un aumento de voltaje en el lado secundario corresponde a una disminución proporcional de la corriente, y viceversa. Por ejemplo, un transformador con una relación de vueltas de 1:3 aumentará de 5 V a 15 V mientras reduce la corriente de 1 A a aproximadamente 0,33 A.

Aplicaciones prácticas

Los transformadores elevadores son esenciales en:

• Transmisión de energía a larga distancia, donde voltajes más altos reducen las pérdidas I²R.
• Sistemas de seguridad automotriz, como bolsas de aire que requieren encendido de alto voltaje.
• Fuentes de alimentación para electrónica, que permiten una conversión de voltaje eficiente.

Conclusiones clave

Al dominar la relación entre la relación de vueltas, el voltaje y la corriente, los ingenieros pueden diseñar transformadores que satisfagan necesidades específicas de suministro de energía manteniendo la seguridad y la eficiencia.

Referencias

• Forrest Mims III, Introducción a la electrónica (2000)
• Douglas Giancoli, Física para científicos e ingenieros (2000)