La transmisión
de la energía eléctrica, tal como la conocemos en la actualidad, sería
impensable sin la utilización de los transformadores.
Los transformadores permiten elevar o reducir
tensiones a los niveles más convenientes para el transporte, distribución y
consumo de la energía eléctrica.
Antecedentes históricos
Desde
que en 1831 Faraday realizó sus famosos experimentos sobre inducción
electromagnética, la evolución hacia el transformador, tal como hoy lo
conocemos, ha sido intensa. La mayoría de los acontecimientos que influyeron en
su desarrollo se sitúan en la segunda mitad del siglo XIX.
La
puesta en funcionamiento de los sistemas de alumbrado eléctrico, primero por
arco y más tarde por lámpara de incandescencia (Edison 1878), impulsó el
desarrollo de nuevos equipos que permitieran el transporte de la energía
eléctrica al mayor número de consumidores. Así nació el transformador.
(1.831)
Primeras experiencias
La
primera bobina de inducción fue empleada por Faraday en sus famosos experimentos
de 1831. Estaba constituida por un anillo de hierro macizo sobre el que estaban
dispuestos dos devanados situados en arcos opuestos del anillo.
(1.840
a 1.856) Mejoras
En
1842, Masson y Breguet hicieron ligeras modificaciones a la bobina de Faraday y
sustituyeron el anillo macizo por un haz de hilos de hierro. Pohl, Wright,
Callan, Henley y Dove estudiaron los diferentes tipos de hierro para construir
el núcleo magnético.
Ruhmkorff,
en 1855, dio a la bobina sus proporciones y dimensiones clásicas
En
1856, C.F.Varley inventó una bobina de inducción con núcleo laminado y cerrado
para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault y mejorar el rendimiento
magnético.
Ritchie,
en 1857, sugirió la idea de subdividir el devanado secundario para conseguir un
gran aislamiento.
(1.877)
Primer uso de la c.a. para alumbrado
En
1877 Jablochkoff patentó una invención en la que utilizaba bobinas de inducción
para la distribución de corrientes en la iluminación eléctrica por arco y en la
que por primera vez se alimentaban estas bobinas con corriente alterna.
El
sistema consistía en intercalar en serie con el circuito principal, los
arrollamientos primarios de un cierto número de bobinas de inducción; el
secundario de cada una de estas bobinas de inducción alimentaba una lámpara de
arco o varias de ellas conectadas en serie.
(1.882)
Transformador con primario conectado en serie
En
1882, Lucien Gaulard y John-Dixon Gibbs patentaron un sistema para la
distribución por corriente alterna, que alimentaba lámparas incandescentes
(Edison inventó en 1878 la lámpara incandescente).
Los
primarios de las bobinas de inducción se conectaban en serie y los secundarios
alimentaban en paralelo a un cierto número de lámparas.
(1.884)
Transformador con primario en paralelo
El 16
de Septiembre de 1884 se fabricó en la Casa Ganz el primer transformador
acorazado monofásico de 1400 VA, 40 Hz, 120/72 V.
El
circuito magnético estaba cerrado y el primario se conectaba en paralelo.
(1.885)
Compra de patentes y mejoras definitivas
En
1885, la Compañía Westinghouse compró los derechos de la Casa Ganz y uno de sus
ingenieros, William Stanley construyó un transformador de tipo acorazado con
núcleo formado por láminas individuales de chapas de hierro.
(1.886)
Primera instalación de un transformador en distribución
En
1886, la Compañía Westinghouse demostraba la aplicabilidad del transformador en
la distribución de corriente alterna a potencial constante con éxito.
En
1886, la Westinghouse Company instalaba un sistema de distribución por c.a. en
Great Barrigton, Massachusetts (EE.UU.), basado en una línea de transporte de
1.200 m en la que se incorporaban dos transformadores, uno a principio y otro a
final de la línea.
La
puesta en marcha de tal sistema influyó decisivamente en la aceptación de la
corriente alterna para la distribución de la energía eléctrica frente a la
alternativa de los sistemas de c.c. Esto nunca hubiese sido posible sin la
aportación decisiva de los transformadores.
Las
disputas de la corriente continua y la corriente alterna
La
introducción de la corriente alterna estuvo llena de grandes disputas, en las
que se reflejaban motivos tanto técnicos como económicos.
En
Europa estaban a favor de la corriente continua: Lord Kelvin, Crompton, A. W.
Kennedy y J. Hopkinson, y a favor de la corriente alterna: Ferranti, Gordon, W.
M. Mordey y Silvanus Thompson.
En
Estados Unidos, donde las disputas alcanzaron su mayor ferocidad, Edison
defendía la corriente continua y la corriente alterna la defendían
Westinghouse, Nikola Tesla, Sprague y Steinmetz.
En
1893 el Proyecto de la Central a instalar en las cataratas del Niágara fue
finalmente adjudicado a la Compañía Westinghouse tras una larga disputa con la
compañía de Edison. Este hecho representó el comienzo del declive de la
corriente continua a favor del auge de la corriente alterna, que es el sistema
usado hoy en día para la generación, el transporte y la distribución de la
energía eléctrica.
Evolución del Transformador:
Cuadro cronológico de los progresos más
importantes
·
1886 Transformador trifásico
·
1891 Inmersión en aceite mineral
·
1903 Chapa magnética al silicio
·
1909 Cuba de chapa ondulada
·
1910 Chapa magnética de grano orientado
·
1912 Junta magnética entrelazada
·
1918 Depósito de expansión (Conservador de
aceite)
·
1920 Aislamiento de conductores con papel
·
1920 Aislamiento de chapas magnéticas con
esmalte
·
1920 Cuba de radiadores
·
1922 Secado al vacío del transformador completo
·
1922 Transformador de tres devanados
·
1926 Chapa magnética 1,3 W
·
1928 Regulador de tensión en carga
·
1930 Inmersión con circulación forzada de aire
·
1930 Circuitos magnéticos trifásicos de cinco
columnas
·
1932 Inmersión en dieléctricos líquidos
clorados (Askarel, Piralenos, PCB’s)
·
1940 Protección de imagen térmica
·
1942 Cuba con “colchón” de Nitrógeno
·
1945 Comienzo de los ensayos de Choque
·
1947 Aislamiento con papel impregnado
·
1947 Devanados antiresonantes
·
1947 Chapa magnética 1,1 W
·
1947 Aparición de la resina epoxi a escala
industrial
·
1950 Refrigeración por aire embridados a la
cuba
·
1950 Chapa magnética 0,6 W
·
1950 Depósito elástico con Nitrógeno
·
1956 Inmersión con circulación forzada a través
de los devanados
·
1972 Bobinados de aluminio en Transformadores
de distribución
·
1974 Transformadores trifásicos encapsulados en
resina epoxi
·
1976 Transformadores en baño de silicona
líquida
·
1982 Núcleo magnético de chapa amorfa
·
1986 Transformadores herméticos de llenado
integral
·
1990 Transformadores trifásicos hasta 250 kVA
en chapa amorfa
·
1999 Transformadores en baño de éster natural (aceite
vegetal)
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