Que Es Un Transformador Acorazado. Tipos, Usos Y Función

¿Sabes que es un transformador acorazado?, con la construcción de los transformadores acorazados se ha logrado obtener una ganancia de 80 a 100 db en amplificadores de alta ganancia. Estos transformadores acorazados se han vuelto importantes amplificadores que aumentan las señales en pequeñas cantidades de voltaje en las fuentes de campos magnéticos dispersos que emanan dentro de los transformadores de potencia.

¿Qué es un transformador acorazado y dónde se usan?

Un transformador acorazado (escudo de Faraday) proporciona un blindaje electrostático de cobre entre los devanados primario y secundario. El escudo está conectado a tierra y, por lo tanto, desvía algo de ruido y transitorios hacia el camino de tierra en lugar de pasarlos al secundario. El transformador acorazado tiene una calificación K debe tener un escudo electrostático.

Un transformador acorazado electrostáticamente a menudo es preferido para instalaciones eléctricas en las que hay circuitos electrónicos que funcionan a baja tensión de CC y son muy sensibles al 'ruido'. Pruebas recientes de transformadores con protección electrostática han cuestionado su efectividad percibida cuando el secundario del transformador está conectado a tierra, lo que cubriría la mayoría de las aplicaciones.

Funcionamiento del transformador acorazado

El transformador acorazado funciona con campos parásitos que entran en los núcleos magnéticos de los transformadores de entrada e inducen pequeños voltajes en los devanados, que el amplificador puede amplificar a valores objetivamente altos. Se utilizan varios dispositivos para reducir esta captación de zumbidos:

• El transformador de entrada está ubicado lejos del transformador de potencia.
• La bobina está orientada para una recogida mínima.
• Se emplea blindaje magnético.
• Se utiliza construcción de tipo núcleo.

El primer recurso está limitado por el espacio disponible para el amplificador, pero, dado que el campo varía como el cubo inverso de la distancia desde la fuente, obviamente es útil ubicar el transformador de entrada lo más lejos posible del transformador de potencia.

El segundo método es orientar la bobina de modo que su eje sea perpendicular al campo. Requiere cuidado extra en las pruebas. El blindaje magnético es el método de "fuerza bruta" para mantener alejados los campos perdidos; La construcción tipo núcleo es efectiva y no aumenta materialmente el tamaño. Por supuesto, cualquiera de estos métodos aumenta las dificultades de fabricación hasta cierto punto en un transformador acorazado.

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Efectividad de blindaje magnético en un transformador acorazado

El blindaje magnético de un transformador acorazado generalmente se logra mediante una pared gruesa de metal ferroso o una serie de cajas anidadas delgadas de material de alta permeabilidad que recubren los devanados y el núcleo del transformador de entrada.

Ningún tipo de blindaje se aplica al transformador de potencia porque las líneas de flujo se originan en el transformador de potencia y se extienden en todas las direcciones desde él. Un gran porcentaje del flujo golpearía el escudo en ángulo recto y lo atravesaría. Por otro lado, el campo parásito cerca del transformador de entrada es relativamente uniforme, y muy pocas líneas de flujo golpean el blindaje en ángulo recto.

Por lo tanto, se desvía más flujo. La acción de un escudo grueso para mantener el flujo perdido fuera de su interior se ilustra a grandes rasgos en la figura 153.

Efectividad de blindaje múltiple en un transformador acorazado

Los escudos múltiples en un transformador acorazado aumentan la acción que acabamos de mencionar porque las corrientes parásitas inducidas en los escudos crean flujos que se oponen al campo perdido. A veces se usan capas alternas de cobre y material magnético para este propósito, cuando se requiere una captación de zumbidos de 50 o 60 db por debajo del valor sin protección. (1)

En los transformadores de núcleo, el flujo normalmente está en direcciones opuestas en las dos patas del núcleo, como se muestra en la figura 154.

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Sin embargo, un campo externo uniforme se desplaza en la misma dirección en ambas piernas, y los voltajes inducidos por este se cancelan entre sí en las dos bobinas.

La efectividad relativa de estos recursos se muestra en la figura 155.

Efectividad de blindaje en la capacitancia de un transformador acorazado

La captación del zumbido se da en decibelios con cero decibelios igual a 1.7 voltios a través de 500 ohmios, y la distancia de un transformador de potencia pequeño típico como abscisas. Todas las curvas son para bobinados de 500 ohmios que trabajan en sus impedancias adecuadas, y sin orientación para minimizar el zumbido.

El uso de impedancias mucho menos de 500 ohmios reduce el zumbido recogido. La orientación de la posición de la bobina también reduce el zumbido. Para todos los tipos de unidades hay una posición de mínimo zumbido.

Tipos de blindaje de un transformador acorazado

• Blindaje de carcaza: Con el tipo de carcasa sin blindaje, el ángulo entre la bobina del transformador y el campo es de casi 90 y es extremadamente crítico. Con el blindaje, este ángulo es menos crítico, pero la cantidad mínima de zumbido recogido en esta posición no se reduce notablemente.
• Blindaje de Núcleo: El tipo de núcleo es menos crítico, especialmente con un escudo. La cantidad mínima de zumbido recogido es de 10 a 20 db menos que el tipo de carcasa blindada en su posición mínima. Quitar los escudos del tipo de núcleo puede cambiar su posición de recogida mínima. Esto se debe a que los protectores reducen el zumbido mediante un proceso diferente al de las dos bobinas de resistencia.
• Blindaje estático: el blindaje estático no evita que el voltaje normal en un devanado primario se transfiera inductivamente a un devanado secundario. Es efectivo solo contra la transferencia de voltaje mediante capacitancia de entrelazado. Por lo tanto, las corrientes de alta frecuencia de los circuitos de tubos de vacío no pueden regresar a los circuitos de potencia de 60 ciclos a través de transformadores de filamentos y placas.
• Sin blindaje: el transformador acorazado sin blindaje pueden interferir con la operación de los receptores cercanos. Asimismo, se evita que los voltajes a tierra en las líneas telefónicas interfieran con los voltajes de frecuencia de voz normales entre líneas. La extensión del blindaje estático depende de la cantidad de discriminación requerida. Por lo general, una sola tira delgada de metal con conexión a tierra entre los devanados es suficiente, con los extremos aislados para evitar un cortocircuito.

Que hacen los flujos de un transformador acorazado

El flujo magnético en el espacio de entrelazado hace que las corrientes parásitas fluyan en tales escudos, e incluso los blindajes con extremos aislados indican un cortocircuito parcial en la prueba. Este efecto reduce el OCL del transformador acorazado. Si los voltios por capa son pequeños en comparación con el voltaje total del devanado, una capa de cable es un blindaje efectivo.

El turno de inicio está conectado a tierra y el final queda libre, o viceversa. Un blindaje de alambre no tiene el efecto de cortocircuito de un blindaje de banda ancha.

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Por lo general, un transformador que requiere blindaje estático tiene un devanado de bajo voltaje; El protector se puede colocar cerca de este devanado, necesita poco aislamiento adicional y ocupa solo una pequeña fracción del espacio total de la bobina. Si se colocan protectores entre devanados de alto voltaje, como en los transformadores de modulación, los protectores deben aislarse de cada devanado con aislamiento grueso.

Esto aumenta materialmente la longitud media de giro de la bobina, el tamaño del transformador y la dificultad para obtener una buena respuesta de alta frecuencia. Los blindajes tienen un valor cuestionable en tales transformadores y generalmente se omiten.

¿Cuáles son los tipos de transformadores acorazados?

A continuación te mostraremos cuales son los tipos de transformadores acorazados más sobresalientes y usados:

1.  Transformador acorazado con escudo electrostático único

• Este es el tipo más simple de transformador acorazado con un blindaje conectado a tierra que se extiende de arriba a abajo entre los devanados primario y secundario. Esto normalmente proporcionará 60 dB de atenuación de ruido en modo común de 100Hz a 1MHz. Se pueden obtener hasta 100dB de TMNA y 40dB a 1000kHz de CMNA con acoplamiento cercano efectivo y baja capacitancia.

2.  Transformador acorazado con doble blindaje electrostático

• Este transformador acorazado tiene dos escudos conectados a tierra que se extienden de arriba a abajo entre los devanados primario y secundario y entre los devanados secundarios y el núcleo. Esto normalmente proporcionará 60-80dB de atenuación de ruido en modo común de 100Hz a 1MHz.

3.  Transformador acorazado con escudos electrostáticos triples

• Este tipo de transformador acorazado tiene tres protectores conectados a tierra que se extienden de arriba a abajo entre los devanados primario y secundario y entre los devanados secundarios y el núcleo y cubren el devanado exterior. Se obtiene poco beneficio al tener el tercer escudo. Esto típicamente proporcionará 65-80dB de atenuación de ruido en modo común de 100Hz a 1MHz.

Ten en cuenta que las pruebas recientes pueden indicar que los protectores electrostáticos tienen poco o ningún beneficio en aplicaciones típicas donde el secundario está conectado a tierra.