El documento describe los transformadores eléctricos y su importancia para la distribución de energía eléctrica. Los transformadores utilizan la inducción electromagnética para elevar o disminuir la tensión eléctrica y transportar la energía desde las centrales eléctricas hasta los hogares y negocios. Están compuestos por dos bobinas acopladas magnéticamente que permiten la transferencia de potencia entre ellas.

1. Los transformadores.
Los transformadores eléctricos han sido uno de los inventos más relevantes de la tecnología
eléctrica. Sin la existencia de los transformadores, sería imposible la distribución de la
energía eléctrica tal y como la conocemos hoy en día. La explicación es muy simple, por
una cuestión de seguridad no se puede suministrar a nuestros hogares la cantidad de Kw
que salen de una central eléctrica, es imprescindible el concurso de unos transformadores
para realizar el suministro doméstico.
Sabiendo la importancia del transformador para la vida moderna, pasemos a definir qué es
exáctamente el transformador.
El transformador básico es un dispositivo eléctrico construido con dos bobinas acopladas
magnéticamente entre sí, de tal forma que al paso de una corriente eléctrica por la
primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética que implica
necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio
físico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia.

2. También se puede definir de la siguiente manera, aunque esta nueva definición hace
hincapié en su funcionalidad:
El transformador es un dispositivo eléctrico que utilizando las propiedades físicas de la
inducción electromagnética es capaz de elevar y disminuir la tensión eléctrica,
transformar la frecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrar circuitos eléctricos según la
necesidad y el caso específico. Transportar la energía eléctrica desde las centrales
generadoras de la electricidad hasta las residencias domésticas, los comercios y las
industrias. Dicho dispositivo eléctrico también es capaz de aislar circuitos de corriente
alterna de circuitos de corriente continua.
Inducción en una bobina.
Para poder entender como funciona un transformador, un motor eléctrico u otro dispositivo
o máquina eléctrica basada en bobinas, se hace necesario explicar como se produce el
fenómeno de inducción eléctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de
potencia o energía.
En el dibujo podemos observar una bobina de N vueltas con un núcleo de aire, alimentada
con una fuente de alimentación Eg de corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y,
como tal, absorbe una intensidad Im. Si la resistencia de la bobina es mínima, tenemos que
la siguiente ecuación: Im=Eg/Xm , donde Xm representa la reactancia de la bobina.
La intensidad Im se encuentra desfasada 90° respecto a la tensión Eg, mientras que el flujo
Φ, se encuentra en sintonía con la intensidad. Esto es algo que ocurre en todos los circuitos
inductivos.
La intensidad Im al paso por la bobina, crea una fuerza magnetomotriz o líneas de fuerzas

3. electromotices que, a su vez, generan un flujo Φ. Al ser la alimentación de tensión alterna,
se genera flujos de pico, es decir, flujos máximos :Φmax y flujos mínimos Φmin. Pero
aquí solamente nos interesan los Φmax.
El flujo, a su vez genera una tensión eficaz E. Tanto la tensión eficaz E y la tensión
aplicada Eg, tienen que ser iguales, porque como se puede observar en el dibujo, las dos
tensiones se encuentran en las mismas líneas de alimentación.
Así tenemos que la ecuación que define las dos tensiones sería:
E=Eg=4,44*f*N*Φmax
Inducción en una bobina.
Para poder entender como funciona un transformador, un motor eléctrico u otro dispositivo
o máquina eléctrica basada en bobinas, se hace necesario explicar como se produce el
fenómeno de inducción eléctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de
potencia o energía.
En el dibujo podemos observar una bobina de N vueltas con un núcleo de aire, alimentada
con una fuente de alimentación Eg de corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y,
como tal, absorbe una intensidad Im. Si la resistencia de la bobina es mínima, tenemos que
la siguiente ecuación: Im=Eg/Xm , donde Xm representa la reactancia de la bobina.
La intensidad Im se encuentra desfasada 90° respecto a la tensión Eg, mientras que el flujo
Φ, se encuentra en sintonía con la intensidad. Esto es algo que ocurre en todos los circuitos
inductivos.
La intensidad Im al paso por la bobina, crea una fuerza magnetomotriz o líneas de fuerzas
electromotices que, a su vez, generan un flujo Φ. Al ser la alimentación de tensión alterna,
se genera flujos de pico, es decir, flujos máximos :Φmax y flujos mínimos Φmin. Pero

4. aquí solamente nos interesan los Φmax.
El flujo, a su vez genera una tensión eficaz E. Tanto la tensión eficaz E y la tensión
aplicada Eg, tienen que ser iguales, porque como se puede observar en el dibujo, las dos
tensiones se encuentran en las mismas líneas de alimentación.
Así tenemos que la ecuación que define las dos tensiones sería:
E=Eg=4,44*f*N*Φmax
Donde f representa la frecuencia; N el número de vueltas de la bobina; y el 4,44 es una
constante cuyo valor exacto (para los sibaritas) es= 2*Π/√2.
La ecuación nos explica, que con una tensión Eg constante, el flujo Φ será constante.
Sin embargo, si introducimos un núcleo de hierro en el interior de la bobina, las
condiciones cambian, algo que resulta muy relevante para la funcionalidad de los
transformadores y sus diversos tipos.
En esta nueva situación, si la tensión Eg se mantiene constante, el flujo Φmax se
mantendrá constante y, por tanto, Eg=E. Hasta aquí no hay una diferencia entre núcleo de
aire y el núcleo de hierro. Pero lo que si que cambia, significativamente, es la Im. Con un
núcleo de hierro, la Im disminuye o es más baja. Y esto sucede, porque se necesita una
fuerza magnetomotriz mucho menor para producir el mismo flujo Φmax.

5. El funcionamiento del transformador básico.
Hasta ahora hemos analizado como se comporta una sola bobina a la que se le induce una
corriente eléctrica. Ahora vamos a realizar otro análisis para conocer qué sucede cuando se
acoplan dos bobinas magnéticamente, es decir, cómo funciona un transformador.
Como podemos observar en el dibujo, tenemos una fuente de alimentación de tensión o
corriente alterna Eg, dos bobinas (una llamada primaria y la otra llamada secundaria, con N
vueltas o espiras, una tensión inducida en la bobina secundaria que denominamos E2, un
flujo total ΦT que es la suma de dos flujos: el flujo mutuo Φm1 que corresponde al flujo
que acopla magnéticamente a las dos bobinas más el flujo Φf1 que incide únicamente en la
bobina primaria. La tensión E1 continua siendo igual a la tensión Eg. Y, también, hemos de
indicar que se trata de un transformador en vacio porque no tiene una carga, además de que
las dos bobinas están con un núcleo de aire. Es lo que se viene a denominar un
transformador básico o elemental.
Las tensiones existentes en el circuito son dos. Entre los puntos 1 y 2 y, entre los puntos 3 y
4. Esto quiere decir, que entre cualquier otra combinación de puntos no existe tensión. Así
que podemos decir, que las bobinas se encuentran aisladas en términos eléctricos.

6. El flujo Φm1 enlaza con su campo magnético las dos bobinas generando de esta forma una
tensión E2. El flujo Φf1 solamente incide sobre las espiras de la bobina primaria y la
podemos denominar como flujo de dispersión. El flujo ΦT es el flujo total, es decir la suma
de los otros dos flujos. En el caso que las bobinas esten muy separadas, el flujo Φm1 es
muy reducido y estaremos hablando de un acoplamiento de bobinas débil. Sin embargo, si
juntamos las dos bobinas, el flujo Φm1 aumenta respecto al flujo ΦT y abremos
conseguido un acoplamiento entre bobinas óptimo. Esta es la razón, por el cual, en la
mayoría de los transformadores industriales se realizan los devanados de las bobinas uno
encima del otro, para conseguir mejorar el acoplamiento.
Falta indicar, que con un acoplamiento débil, no solamente disminuye el flujo Φm1,
también se reduce la tensión E2. Sin embargo, al acercar las dos bobinas, se aumenta el
flujo Φm1 y, por tanto, se aumenta la tensión E2. Así, que la relación entre el flujo Φm1 y
la tensión E2 es proporcional.
El coeficiente de acoplamiento. El acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria
es una medida física y, por lo tanto, se puede calcular. El calculo se realiza con la siguiente
ecuación:
K=Φm1/ΦT ;en donde K es el coeficiente y no tiene unidades.
Generador trifásico.
Una forma de producir un sistema de corriente trifásica es con un alternador o generador de
tres bobinas, como el de la figura:
Las tres bobinas se encuentran soportadas en el estartor, mientras que el rotor esta imantado
o lleva un electroimán para que genere el campo magnético y es la parte móvil del

7. alternador. En los alternadores antiguos sucedía al revés, es decir, las bobinas se
encontraban en el rotor y eran la parte móvil, esto tenía un inconveniente y es que se
necesitaba un complejo sistema de colectores y escobillas para poder recoger las tensiones
producidas. Los alternadores modernos, con las bobinas soportadas en el estartor son más
económicos y fiables que los alternadores antiguos.
Los alternadores cuyo rotor lleva un electroimán, son alimentados con una fuente de
corriente continua para activar el electroimán y poder generar el campo magnético.
Como se puede observar en el dibujo, del alternador de arriba, la distancia entre los centros
de las bobinas es de 120°, gracias a ello tenemos tres señales alternas diferentes y
distanciadas entre si 120°, como se puede ver en el siguiente dibujo:
Ahora bien, de cada bobina, dibujo del alternador, se obtienen dos cables (no esta
representado en el dibujo). Esto es útil saberlo porque un alternador lo podemos conectar en
estrella o en triángulo. Pero, también hay que decir, que no tiene mucho sentido conectarlo
en triángulo si lo que deseamos es utilizar un neutro. De hecho, lo más habitual es
conectarlo en estrella.
Ahora bien, el generador trifásico se puede conectar de tres maneras diferentes: en estrella,
en triángulo o con cada bobina de forma independiente.

8. Como se puede observar en el dibujo, tenemos un alternador conectado de forma
independiente, es decir, cada bobina del alternador o generador se comporta como un
generador monofásico. Con este sistema tenemos un sistema trifásico de 6 conductores.
En el supuesto que las resistencias o cargas sean iguales, tendremos que las tensiones
estarán en fase con sus intensidades respectivas, y que habrá 120° de desfase entre las
tensiones o intensidades.
Sistemas trifásicos.
Hoy en día se utilizan sistemas trifásicos para producir y distribuir la energía eléctrica. Esto
presenta varias ventajas. La primera ventaja y, quizás la más significativa, es el ahorro que
se obtiene al distribuir la energía eléctrica bajo un sistema trifásico. En un sistema trifásico
tenemos dos tipos de tensiones diferentes, las tensiones de fases y las tensiones de líneas.
Las tensiones de fases son las tensiones que existen entre cada fase y el neutro y, se
denominan U10, U20 y U30, como se puede observar en el siguiente gráfico:

9. Las tensiones de línea son aquellas tensiones que existen entre diferentes fases. Estas
tensiones se denominan U12, U23 y U31, como se puede observar en siguiente dibujo:
Como podréis imaginar, existe diferencias entre las tensiones de fases y las tensiones de
línea. Las tensiones de líneas normalmente son √3 más elevadas que las tensiones de fases.
Todo dependerá de como este conectado el generador. Puede estar conectado en estrella o
en triágulo.
Al disponer de dos tensiones diferentes podemos dedicar la más elevada para la industria y
la más baja para zonas residenciales o viviendas.
Además, tenemos que en la industria se utilizan máquinas eléctricas como son los
transformadores, los motores trifásicos, etc.
Conceptos relacionados con el sistema trifásico.
En un sistema trifásico tenemos que tener claro ciertos conceptos y, además cada concepto
tiene que ser interpretado según su contexto:
Fases o líneas de fase. Cuando se utiliza esta expresión es que nos estamos refiriendo a los
tres conductores que conforman la línea o el tendido trifásico.
Tensión o voltaje de línea. Nos referimos a la tensión que hay entre dos fases.
Tensión o voltaje de fase.Nos referimos a la tensión que hay entre una fase y el neutro o la

10. masa/tierra.
Voltaje trifásico. Nos referimos a la tensión de línea.
Sistema desequilibrado o desbalanceado. También podemos encontrar esta misma
expresión expresada de otras maneras: corrientes desequilibradas o desbalanceadas, fases
desequilibradas o desbalanceadas,etc. Cuando encontremos una expresión de este estilo
quiere decir que no hay 120° de desplazamiento entre las diferentes señales senoidales de
fases y puede ser un serio problema porque estaremos cargando a una fase más que a otras.
Transformador de desplazamiento fase. Es un aparato o máquina eléctrica capaz de
desplazar las fases. Se rige bajo el principio del transformador.
La secuencia de fases. Nos referimos al orden en que están colocadas las fases. Es
importante conocer la secuencia de fases porque de ello dependerá el sentido de giro de un
motor, por ejemplo.