TRANSFORMADOR IDEAL. El transformador eléctrico es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna (VAC) que le llega.

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1 TRANSFORMADOR IDEAL. El transformador eléctrico es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna (VAC) que le llega a su entrada, en otro voltaje también en corriente alterna de diferente amplitud, que entrega a su salida. Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan: - Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.

2 La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna.
Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje. En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (el secundario conectado por ejemplo a un resistor)

3 Los transformadores ideales pueden ser monofásicos, trifásicos, multicircuito o especiales,
pero todos tienen en común las siguientes propiedades: a) r = 0 Arrollamientos sin resistencia. b) PFe = 0 Núcleo sin pérdidas. c) µFe = ∞ Permeabilidad relativa del núcleo infinita. d) C = 0 Capacidades parásitas nulas.

4 La razón de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje. La fórmula: Un transformador eléctrico puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Entonces: Vs = Ns x Vp / Np

5 TRANSFORMADOR IDEAL. Un transformador ideal es un artefacto sin pérdidas, con una bobina de entrada y una bobina de salida. Las relaciones entre los voltajes de entrada y de salida, y entre la corriente de entrada y de salida, se establece mediante dos ecuaciones sencillas. b) Símbolos esquemáticos de un transformador ideal. a) Esquema de un transformador ideal.

6 En el transformador que se muestra en la figura a) tiene (NP) espiras de alambre sobre su lado primario y (NS) de espiras de alambre en su lado secundario. La relación entre el voltaje (VP(t)) aplicado al lado primario del transformador y el voltaje (VS(t)) inducido sobre su lado secundario del transformador es: VP(t) / VS(t) = NP / NS = a En donde a se define como la relación de espiras del transformador a = NP / NS La relación entre la corriente ip(t) que fluye en el lado primario del transformador y la corriente is(t) que fluye hacia fuera del lado secundario del transformador es NP * iP(t) = NS * iS(t) iP(t) / iS(t) = 1 / a

7 Si se supone que el transformador eléctrico es ideal
Si se supone que el transformador eléctrico es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces: Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula. Potencia = voltaje x corriente P = V x I (en watts)

8 Aplicando este concepto al transformador eléctrico y como
P(bobinado pri) = P(bobinado sec) Entonces la única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya en la misma proporción y viceversa. Entonces: Así, para conocer la corriente en el secundario (Is) cuando tengo: - Ip (la corriente en el primario), - Np (espiras en el primario) y - Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente fórmula: Is = Np x Ip / Ns

9 Fuerzas magnetomotrices
Como es común en máquinas eléctricas, y de acuerdo a los sentidos indicados en la figura 4, la fmm resultante se expresa como suma de las fmm individuales: FR = F1+F2 (5) En las máquinas rotativas, esta suma debe ser vectorial, ya que las distintas fmm normalmente no poseen la misma dirección en el espacio; pero en el caso de los transformadores, la presencia del núcleo ferromagnético, en particular el núcleo ideal de los transformadores en estudio, orienta las fmm en la misma dirección y la suma se puede hacer sencillamente en forma fasorial como indican los puntos sobre las letras de la expresión (5). Esa fmm resultante es la que da lugar al flujo en el núcleo, y es éste el que desarrolla las fuerzas electromotrices E1 y E2. La relación entre el flujo y la fmm resultante está dada por la ley de Hopkinson de la siguiente forma:

10 Observando los sentidos adoptados en la figura 4 se puede ver que una corriente I1 positiva (es decir con el sentido mostrado en dicha figura) y aplicando la regla del tirabuzón o de la mano derecha, produce una fmm F1 también positiva; en cambio, y siguiendo el mismo criterio, una corriente I2 positiva produce una fmm F2 negativa, por lo tanto si en la expresión (6) se reemplazan las fmm por los respectivos productos NI sus signos resultan: N1(i1) − N2(i2) = 0 (7) Es decir que en un transformador ideal las fmm primaria y secundaria son iguales. Si de la expresión (7) se despeja el cociente N1/N2 queda: N1/N 2= i2 /i1