Principio de funcionamiento
Un transformador transfiere energía eléctrica entre dos circuitos mediante un campo magnético compartido, sin conexión eléctrica entre ellos. La corriente alterna del primario establece un flujo alterno en el núcleo de hierro laminado; ese flujo enlaza el secundario e induce en él una tensión según la ley de Faraday. Como el mecanismo depende de un flujo variable, un transformador solo funciona con corriente alterna: conectado a continua, el primario no es más que un cortocircuito de baja resistencia.
Relación de espiras e impedancia
La tensión se transforma en proporción a la relación de espiras y la corriente en proporción inversa, de modo que un transformador ideal ni crea ni destruye potencia. Un transformador reductor 10:1 da la décima parte de tensión y puede suministrar diez veces la corriente. La impedancia se transforma con el cuadrado de la relación, razón por la cual los transformadores también se usan para adaptar impedancias en audio y radiofrecuencia, y no solo para cambiar la tensión.
Pérdidas y rendimiento
Los transformadores reales pierden energía en dos sitios. Las pérdidas en el cobre son las óhmicas de los devanados y crecen con el cuadrado de la corriente de carga. Las pérdidas en el hierro —histéresis y corrientes de Foucault en el núcleo— dependen del flujo y la frecuencia y son prácticamente constantes mientras el transformador esté alimentado, de ahí el uso de chapa laminada de grano orientado. El rendimiento es máximo donde ambas se igualan y alcanza típicamente el 95-99 %.
Dónde se utiliza
Los transformadores hacen posible la red de alterna: generación en media tensión, transporte a cientos de kilovoltios para reducir corriente y pérdidas, y reducción posterior para distribución y consumo doméstico. Transformadores monofásicos más pequeños aparecen en fuentes de alimentación, aplicaciones de aislamiento y seguridad, equipos de soldadura, timbres y equipos de audio. Los transformadores de aislamiento con relación 1:1 no cambian la tensión: su función es únicamente la seguridad y la separación de ruido.