La Energía eléctrica (1909-05-10 00:00:00), página 8

Datos sobre construcción de aparatos eléctricos.

TRANSFORMADORES

A los ingenieros de las casas constructoras competen los cálculos de las partes integrantes de las máquinas para que reúnan las condiciones necesarias al objeto para que son construidas; pero no solamente por la generalización de muchas de ellas, sino que tanto por la necesidad de una reparación ó construcción parcial en pequeños talleres de urgencia (llámemoslos así), como para la comprobación de si máquinas determinadas llenan las condiciones necesarias en capacidad y proporciones para el fin á que las destina, es siempre conveniente que conozcan los profesionales los cálculos de sus diferentes partes y los elementos que hay que tener en cuenta.

Por su uso corriente, los transformadores son de las máquinas más generalizadas y en los que es más conveniente conocer cómo se calculan sus elementos, por lo que procuraremos dar de ello una idea del modo más general y sencillo.

Sabemos que los cálculos fundamentales de los transformadores dan como fórmulas generales de la transformación:

\[
E_{1} = \frac{4,44}{T} \varphi N_{1} 10^{-4} \quad \text{y} \quad E_{2} = \frac{4,44}{T} \varphi N_{2} 10^{-8}
\]
en que \( E_{1} \) y \( E_{2} \) son los f. e. m. eficaces; \( T \) el período; \( \varphi \) el flujo magnético; y \( N_{1} \) y \( N_{2} \) el número de espiras de los circuitos primario y secundario, respectivamente.

Si las corrientes á transformar son polifásicas, podrá emplearse un transformador por fase, aunque en general se emplean los ya construidos para estas corrientes, en que las bobinas de cada fase van enrolladas á núcleos distintos en comunicación con las culatas y con un núcleo central, donde se combinan los flujos, en los difásicos y tres núcleos unidos por sus culatas para los trifásicos.

Antes de entrar en el cálculo de un transformador, hemos de tener en cuenta que en ellos existen pérdidas por diferentes causas, manifestándose todas ellas por elevación de temperatura, siendo ésta tanto mayor cuanto menor es la superficie de radiación, por lo que se le da generalmente á la superficie de enfriamiento de 20 á 40 cm. por voltio de pérdida, según que el transformador esté cubierto ó cerrado.

Una de las causas de pérdida son «las corrientes Foucault», cuyo origen, de todos conocido, se reduce bastante subdividiendo y aislando, en láminas, las partes expuestas á las variaciones de flujo, y sustituyendo por láminas de cobre ó hilos aislados de poco diámetro, montados en cantidad, á los enrollamientos de hilo de una ú otra sección. Procediendo con este cuidado en las construcciones, se ha conseguido reducir las pérdidas por dicha causa á un 0, 5 por 100 de la potencia total.

Otra causa es «el efecto Joule», por el cual siendo \( P = RI^2 \), para una intensidad dada, variará con la resistencia, y siendo ésta proporcional á la longitud, e inversamente proporcional á la sección, convendrá, reducir la longitud y aumentar la sección. Pero para una misma cantidad de cobre á distribuir en longitud y sección, observamos que el flujo magnético está representado por \( \varphi = \frac{p \pi N I}{R} \) siendo \( N \) el número de vueltas; \( I \) la intensidad y \( R \) la reductancia ó resistencia del núcleo al paso de las líneas de fuerza. Observemos la fórmula y se verá que para un flujo dado, la longitud del hilo disminuirá proporcionalmente, á medida que disminuya el denominador, que es la reductancia; pero como para que esto se verifique sería preciso aumentar la sección del núcleo, las vueltas del enrollamiento alrededor de él, serían de más desarrollo y la longitud del hilo, sería mayor. Esto limita la sección, no debiendo exceder la pérdida, por esta causa, del 1 por 100 de la potencia.

Otra causa de pérdida es «la histéresis», ó tendencia del hierro á conservar su estado magnético anterior.

Varias circunstancias influyen en esto; como son la calidad y el volumen del hierro, la frecuencia de la corriente alternativa, y el valor máximo de la inducción.

En general se emplea la fórmula \( P = \frac{7}{T} V K B_{m}^{2} \), en la que \( P \) es la potencia perdida; \( V \) el volumen del hierro; \( \frac{1}{T} \) la frecuencia; \( B_{m} \) el valor máximo de inducción y \( K \) un factor tanto menor cuanto mejor es el hierro.