Dentro de los sistemas eléctricos hay cargas que requieren de mayor prioridad, debido a que se encuentran instaladas en zonas como hospitales, laboratorios o centros de telecomunicaciones, para esto existen una serie de equipos diseñados especialmente para estos requerimientos, en el caso de los transformadores están los de aislación, los cuales adicionalmente de modificar el voltaje se encargan también de reducir las interferencias y mejorar la estabilidad del sistema eléctrico.
En este artículo se hablará sobre qué es un transformador de aislamiento y cuál es su funcionamiento, enunciado de igual manera sus características, beneficios y aplicaciones comunes en la industria eléctrica.
¿Qué es un transformador de aislación?
Definición general
Los transformadores de aislación también conocidos como transformadores de aislamiento son dispositivos estáticos que están diseñados con devanados primarios y secundarios separados, estos se encuentran acoplados únicamente por vía magnética.
Como su nombre lo dice, transfieren energía a un dispositivo que está aislado de la fuente de energía por seguridad, es decir, transfieren energía de un nivel de voltaje a un nivel diferente mientras mantienen la misma frecuencia. En resumen, aísla la carga de su fuente de alimentación.
Diferencia frente a un transformador convencional
La diferencia entre un transformador de aislamiento y un transformador convencional radica en que en el transformador de aislamiento los devanados primario y secundario están separados, es decir están conectados únicamente a través de un entrehierro en sus núcleos, no están unidos físicamente, mientras que en un transformador convencional las bobinas primarias y secundarias se encuentran enrolladas dentro del mismo núcleo.
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¿Cómo funciona un transformador de aislación?
Principio de inducción electromagnética
El principio de inducción electromagnética de un transformador de aislamiento es el mismo que el de un transformador convencional, normalmente el transformador de aislamiento se refiere al transformador 1:1 esto debido a que el secundario no está conectado a tierra, por lo que no hay ningún diferencial de potencial entre ningún cable secundario y tierra.
Con base a esto el principio de inducción electromagnética en este transformador consiste en que hay dos devanados, el devanado primario y el devanado secundario, al aplicar una tensión eléctrica en el primario se origina un flujo magnético en el núcleo, lo que hace que se induzca una tensión en el secundario.
Separación galvánica entre entrada y salida
El aislamiento galvánico lo que representa en el transformador es la separación física entre el devanado primario y secundario, eliminando cualquier conexión eléctrica directa entre la entrada y la salida, el aislamiento galvánico es utilizado cuando dos o más circuitos deben comunicarse, este método es muy eficaz para romper los lazos de tierra mediante la prevención de corrientes no deseadas.
Transferencia de energía sin conexión física directa
En estos transformadores, como te lo he mencionado no hay una conexión directa entre los dos devanados, en este caso la inducción electromagnética es igual que en un transformador convencional, a diferencia de que al no haber continuidad entre el devanado primario y secundario se tiene una aislación galvánica con el fin de evitar fallas y corrientes no deseadas que se transfieren a la salida del transformador, esto hace que sea un equipo para protección de equipos sensibles como cargas hospitalarias.
Características principales de un transformador de aislación
Núcleo y devanados independientes
Al existir una separación física entre los devanados primarios y secundarios se garantiza que no haya una ruta eléctrica directa entre la entrada y salida del transformador, de esta manera de lograr el aislamiento eléctrico, este aislamiento eléctrico es altamente confiable ya que previene las descargas eléctricas, reduce el impacto de las interferencias electromagnéticas por lo que garantiza una larga vida útil del transformador.
Mejora en la calidad del suministro
Los transformadores de aislamiento se encargan de bloquear los bucles de tierra aislando el equipo de carga de la fuente de energía, esto se logra debido a la separación galvánica entre los circuitos de entrada y de salida, lo que reduce considerablemente el ruido e interferencias electromagnéticas y de esta manera aseguran un suministro eléctrico más estable.
El transformador de aislamiento garantiza la seguridad y evita interferencias eléctricas, esto al aislar completamente el devanado primario del secundario, adicionalmente un beneficio de estos transformadores es que permiten aumentar o disminuir el voltaje con el fin de adaptarse a los diferentes requisitos de la infraestructura eléctrica.
Reducción de interferencia EMI/RFI
EMI se conoce como interferencia electromagnética y se produce cuando la potencia no se controla impidiendo que los equipos electrónicos no funcionen de manera eficiente y RFI se conoce como radiofrecuencia, estos son dos de los fenómenos que afectan los equipos electrónicos.
La reducción de interferencia de estos fenómenos se logra nuevamente gracias a la separación magnética entre los devanados impidiendo los ruidos e interferencias que pueden ser generados por otros equipos conectados, adicionalmente La conexión magnética de las bobinas actúa como un filtro, bloqueando el ruido de alta frecuencia y los picos de tensión, por esto es que este tipo de transformadores son utilizados en aplicaciones médicas y de telecomunicaciones.
Funciones y beneficios de un transformador de aislación
Protección contra fallas a tierra
Como lo mencioné anteriormente los transformadores de aislamiento al no tener una conexión directa entre la entrada y la salida del transformador, si se llega a presentar una falla a tierra en el devanado primario está no se va a transferir al circuito secundario por lo que se encuentran separados físicamente, de esta manera se disminuyen considerablemente los riesgos de descargas, o cortocircuitos en los equipos.
Aislamiento de equipos sensibles
Por medio de la separación galvánica es que se logra el aislamiento de los equipos debido a que no existe una conexión directa entre ambas, por ejemplo, si la red eléctrica que se conecta al devanado primario del transformador presenta una falla el equipo que está conectado en el devanado secundario no va a sufrir las consecuencias de la falla, esto se permite gracias a su separación física.
Seguridad eléctrica
Los transformadores de aislamiento como su nombre lo dice aíslan eléctricamente el entorno de uso del usuario de la fuente de alimentación así mismo evitando las descargas eléctricas, por lo que estos transformadores proporcionan mayor seguridad mediante su aislamiento eléctrico y a su vez mejoran considerablemente la calidad de la energía.
Aplicaciones comunes de los transformadores de aislación
Equipos médicos y laboratorios
Los hospitales siempre cuentan en sus sistemas eléctricos con transformadores de aislamiento eléctrico para máquinas de resonancia magnética, instrumento quirúrgico, monitores de pacientes, entre otros, esto debido a que protegen a los pacientes y el personal de riesgos eléctricos, adicionalmente de proteger los equipos también garantizan una gran precisión en la operación de los instrumentos médicos.
Centros de datos y telecomunicaciones
Los centros de datos y de telecomunicaciones también requieren de un sistema eléctrico altamente confiable ya que llegado al caso de que se produzca una suspensión del servicio pueden ocasionar problemas e intermitencias en servicios a nivel global, por esto mismos los transformadores de aislamiento protegen los hardware de problemas de alimentación, garantizando que todo siempre este encendido y que los datos estén seguros.
Un ejemplo de aplicación real es que recientemente en Bulgaria, un cliente nos solicitó un transformador para un centro de datos en este caso se recomendó un transformador de aislamiento con una capacidad de 600 kVA con un nivel de tensión de 230-480 VAC, con este equipo es suficiente para mantener la continuidad del servicio evitando las interferencias eléctricas.
Resumen
En este artículo se habló sobre los transformadores de aislamiento y su importancia en los sistemas eléctricos donde tienen cargas críticas de alta complejidad, adicionalmente con este artículo el lector pudo comprender cuál es la diferencia de los transformadores de aislamiento y los transformadores convencionales, reconociendo como su mayor diferencia la separación de los devanados y su aislamiento por medio de la separación galvánica.
Dentro de los equipos eléctricos los transformadores de aislamiento juegan un papel muy importante dentro de las cargas críticas, En Daelim Belefic ofrecemos una amplia gama de transformadores ajustados a tus necesidades.
