Un transformador electrónico inteligente que funciona de manera extremadamente eficiente para transformar medio voltaje en bajo voltaje ha sido desarrollado por los ingenieros deLos ingenieros eléctricos de
ETH Zurich . Los transformadores inteligentes de este tipo también son mucho más pequeños que los transformadores estándar.
Esto los hace especialmente adecuados para usar donde el espacio es limitado o el peso debe mantenerse al mínimo, como es el caso, por ejemplo, en las locomotoras de ferrocarril.
Las aplicaciones futuras incluyen estaciones de carga rápida para vehículos eléctricos, fuentes de alimentación para centros de datos o para usar en redes eléctricas. La mayoría de las redes eléctricas para aplicaciones ferroviarias suministran corriente alterna a nivel de media tensión. Las locomotoras reducen el voltaje a un valor inferior. «Por razones técnicas, cuanto menor sea la frecuencia de la corriente alterna, mayor será el transformador requerido para reducir la tensión. Y a 16,7 hertzios, la frecuencia utilizada en el transporte ferroviario en Suiza y en otros países europeos es relativamente baja», explica Daniel. Rothmund, uno de los dos estudiantes de doctorado en ETH en el grupo del profesor Johann Kolar que construyó el nuevo transformador.
Componentes individuales del nuevo transformador en un entorno de laboratorio. (Fotografía: ETH Zurich / Peter Rüegg) Para evitar este problema de tamaño, los transformadores inteligentes tienen un truco bajo la manga: en primer lugar, un convertidor frontal aumenta en gran medida la frecuencia de la corriente alterna, lo que significa que el transformador puede ser mucho más pequeño. Luego, un convertidor posterior produce corriente alterna a la frecuencia deseada.
Este convertidor de voltaje medio es parte del nuevo transformador inteligente. (Fotografía: ETH Zurich / Daniel Rothmund) Rothmund y su colega Thomas Guillod tuvieron que desarrollar muchos de los componentes para sus propios transformadores, ya que hay pocos componentes disponibles para el voltaje medio de 10.000 voltios con los que trabajan.
Los componentes hechos de carburo de silicio que permiten una conmutación extremadamente rápida, prototipos fabricados por una empresa estadounidense, fueron especialmente importantes. Usando estos, los estudiantes de doctorado de ETH pudieron convertir voltaje medio a una frecuencia muy alta de 75,000 hercios; como resultado, el transformador. El sistema que construyeron
es apenas un tercio del tamaño de transformadores inteligentes anteriores con clasificaciones de potencia similares. Y aunque los sistemas anteriores lograron una eficiencia energética de alrededor del 96 por ciento, Rothmund y Guillod administraron el 98 por ciento, en otras palabras, pudieron reducir a la mitad las pérdidas de energía del 4 por ciento a solo el 2 por ciento.