autotransformador

Un autotransformador es un transformador elevador o reductor que utiliza un único devanado continuo en lugar de dos bobinas primarias y secundarias separadas. Parte del devanado sirve como entrada, parte como salida, y comparten una sección común. Este devanado compartido es lo que lo distingue de un transformador convencional de dos devanados y es la razón por la que recibe su nombre: "auto" que significa autoacoplado.

El diseño básico funciona así. La corriente entra por una toma del devanado y sale por otra. Un segundo par de tomas extrae voltaje de una sección diferente de la misma bobina. Para un autotransformador reductor, la salida se toma de menos espiras que la entrada. Para un elevador, se aplica lo contrario. La relación de espiras determina la relación de voltaje, al igual que en un transformador convencional. Las relaciones comunes van de 2:1 a 1.2:1, y están disponibles en configuraciones monofásicas y trifásicas, manejando desde unos pocos cientos de vatios hasta varios megavatios en servicio industrial.

La principal ventaja es la eficiencia. Debido a que parte de la potencia se transfiere magnéticamente a través del núcleo compartido, y parte se transfiere eléctricamente a través del propio devanado común, un autotransformador necesita menos cobre y hierro que una unidad de dos devanados de potencia equivalente. Esto ahorra peso, costo y carga de enfriamiento. Un transformador convencional de 10 kVA podría pesar 50 kg; un autotransformador de capacidad similar podría pesar 30 kg. Esta economía hace que los autotransformadores sean la elección estándar en reguladores de voltaje, arrancadores suaves y acondicionamiento de entrada de variadores de frecuencia.

Dónde funcionan los autotransformadores y dónde no

Los autotransformadores sobresalen en aplicaciones donde la entrada y la salida comparten una tierra común o donde no se requiere aislamiento. Son rutinarios en bancos de laboratorio, paquetes de atenuadores de iluminación teatral, circuitos de arranque suave de motores grandes y sistemas de corrección del factor de potencia. Sin embargo, no pueden proporcionar aislamiento galvánico entre la entrada y la salida, lo que los hace inadecuados donde el aislamiento de seguridad eléctrica es un requisito del código o donde la inmunidad al ruido es crítica. Además, si el devanado común falla, tanto los circuitos primario como secundario se ven comprometidos simultáneamente, a diferencia de un transformador de dos devanados donde una falla en un devanado no necesariamente anula al otro.

En servicio, los autotransformadores son sensibles a la carga desequilibrada en sistemas trifásicos y a la distorsión armónica, especialmente en presencia de cargas no lineales como variadores de frecuencia o rectificadores. El devanado compartido puede convertirse en un cuello de botella si la corriente del tercer armónico intenta circular. Los autotransformadores modernos utilizados en aplicaciones de electrónica de potencia a menudo incluyen devanados estabilizadores conectados en delta o circuitos de neutralización terciarios para manejar estas tensiones. El mantenimiento se refiere principalmente a la temperatura del núcleo, la limpieza de los contactos de las tomas en los modelos ajustables y el estado del aislamiento en el extremo de alta tensión del devanado donde la tensión dieléctrica es mayor.