¿Qué son las pérdidas de transformadores?

Un transformador es un componente básico en los circuitos electrónicos que aumenta o disminuye el voltaje. Esto se logra a través de dos devanados de alambre de cobre, las bobinas primaria y secundaria, alrededor de un imán continuo, llamado núcleo. Las pérdidas del transformador se refieren a la energía eléctrica que se pierde durante el aumento o la disminución del voltaje.

Otra forma de ver esto es que nada viene sin un costo en la electrónica que funciona a temperaturas normales de funcionamiento. La cantidad de energía puesta en el devanado del transformador primario siempre sale más baja en el devanado secundario. La bobina primaria no toca físicamente la bobina secundaria, como cabría esperar en otros tipos de conexiones eléctricas. La conexión se realiza realmente por el campo magnético y su interacción con los electrones. Esta conexión se conoce como inducción, lo que tiene sentido porque el campo magnético induce o hace que la electricidad se mueva de la bobina primaria a la secundaria.

Las pérdidas de transformadores son un resultado directo de la inducción magnética y pueden predecirse matemáticamente. Para entender esto, uno puede considerar cómo se ve un campo magnético. Si las limaduras de hierro se dispersan en un papel rígido colocado sobre un imán, las limaduras de hierro se forman en líneas curvas. La electricidad se pierde en los transformadores debido a que las líneas magnéticas curvas llevan parte de la energía al aire libre y a los materiales circundantes en lugar de directamente a la bobina secundaria.

Cuando las personas se presentan por primera vez a las pérdidas de transformadores, la reacción podría ser que los transformadores son demasiado ineficientes para ser buenos. Sin embargo, el desafío de ingeniería es reducir las pérdidas del transformador a cantidades que no son importantes en el resto del circuito. Los transformadores varían en tamaño, desde los muy pequeños que se encuentran en las placas base de las computadoras hasta los muy grandes en uso en plantas de energía industrial. Los transformadores grandes pueden permitirse perder más energía que sus contrapartes más pequeñas.

La energía térmica es un resultado importante de las pérdidas del transformador. Los electrones perdidos interactúan con los materiales que los rodean, incluidos algunos gases en el aire, y de aquí proviene el calor. Si el calor no se elimina lo suficientemente rápido, el transformador podría explotar y, en modelos más grandes, explotar. Las explosiones y estallidos también pueden ocurrir si se empuja un pico de energía eléctrica relativamente grande hacia la bobina primaria. Es por eso que las matemáticas deben ejecutarse primero para determinar los límites operativos de un diseño de transformador particular.