Transformadores Eléctricos

Jesús RiveroCI: 24.339.287Circuitos Eléctricos IISAIA B

Fundamento básico que permite visualizar el concepto de Transformador

Los transformadores se definen como dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están construidos en su forma mas simple por dos inductores (bobinas) devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio.

Las bobinas se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema respectivamente.

También existen transformadores con devanados, es decir, que pueden tener un tercer devanado con menor tención que el secundario

Diferencias entre un transformador ideal y uno de núcleo de aire

- En los transformadores ideal, las bobinas primarias y secundarias están acopladas magnéticamente. Mientras que los de núcleo de aire no poseen núcleo ferro magnético para enlazar las bobinas primario y secundario.

- En los ideales, el flujo esta producido por una f.m.m(fuerza magnetomotriz) despreciable. Mientras que en los de núcleo de aire no cumple con la permeabilidad el núcleo, por lo tanto el flujo esta generado por una f.e.m(fuerza electromotriz).

- En los ideales, las resistencias de los devanados son nulas. En los de aire de núcleo, el transformador consume energía por medio de las resistencia, que son igual a las perdidas.

Inductancia mutua

El transformador esta formado por dos bobinas colocadas de modo que el flujo cambiante que desarrolla una enlace a la otra, de la forma como lo muestra la figura.Esto producirá un voltaje inducido a través de cada bobina. Para diferenciar las bobinas, aplicaremos la convención de los transformadores que establece: la bobina a la que se aplique la fuente de alimentación se denomina el primario y la bobina a la que se aplique la carga se conocerá como secundario

La inductancia mutua entre dos bobinas se determina mediante:

Se observa en la ecuación anterior que el símbolo para la inductancia mutua es la letra M, y que su unidad de medida, al igual que para la auto inductancia, es el henrio. En forma textual, las ecuaciones plantean que: la inductancia mutua entre dos bobinas es proporcional al cambio instantáneo en el flujo que enlaza a una bobina producido por un cambio instantáneo en la corriente a través de la otra bobina.

En términos de la inductancia de cada bobina y el coeficiente de acoplamiento, la inductancia mutua se determina mediante la siguiente formula

Convección de puntos

Debido a que en la inductancia mutua se relacionan 4 terminales la elección del signo en el voltaje no se puede hacer tomándolo como un inductor simple; para esto es necesario usar la convención de los puntos la cual usa un punto grande que se coloca en cada uno de los extremos de las bobinas acopladas.Por lo tanto, el voltaje que se produce en la segunda bobina al entrar una corriente por la terminal del punto de la primera bobina, se toma con referencia positiva en la terminal punteada da la segunda bobina, de la misma forma una corriente que entra por la terminal no punteada de una bobina proporciona un voltaje con referencia positivo en la terminal no punteada de la otra bobina

Entonces sobre un circuito eléctrico donde es inconveniente indicar los devanados así como la trayectoria de flujo se emplea el método de convección de punto que determinara si los termino mutuos son positivos o negativos.Si la corriente a través de cada una de las bobinas mutuamente acopladas se aleja del punto al pasar por la bobina, el termino mutuo será positivo. Ahora si la flecha que indica la dirección de la corriente a través de la bobina sale del punto para una bobina u entra al punto para la otra el termino mutuo es negativo. Se debe tener en cuenta que la convección de punto muestra también el voltaje inducido en la bobinas mutuamente acopladas.En el análisis de circuitos, la convención del punto es una convención usada para denotar la polaridad del voltaje de dos componentes mutuamente inductivos, tal como el devanado en un transformador. Por consecuencias, en el símbolo básico de un transformador se introducen unos puntos para indicar la fase. En la mayoría de las fuentes de alimentación, la fase entre el primario y el secundario no es importante. Básicamente los puntos indican si el voltaje en el secundario se encuentra en fase con el voltaje primario.