Transformador










1) Marco Teórico.


TRANSFORMADOR
Componente eléctrico que tiene la capacidad de cambiar el nivel del voltaje y de la corriente, mediante dos bobinas enrolladas alrededor de un núcleo o centro común. El núcleo está formado por una gran cantidad de chapas o láminas de una aleación de Hierro y Silicio. Esta aleación reduce las pérdidas por histéresis magnética (capacidad demantener una señal magnética después de ser retirado un campo magnético) y aumenta la resistividad del Hierro. 
El cambio de voltaje o corriente, entregado por el transformador es inverso. Cuando el transformador aumenta el voltaje, la corriente baja; y cuando el voltaje baja, la corriente sube. Esto nos lleva a una ley: la energía que entrega un transformador, no puede ser superior a la energíaque entra en él. Aunque el devanado primario y el secundario están aislados por cartón, papel parafinado o plástico, el campo magnético que existe entre los dos devanados, transmite la potencia del primario al secundario. Existe una relación entre las vueltas del devanado primario y el devanado secundario. Esta relación, determina el voltaje de salida del transformador y son iguales, la relaciónentre las vueltas de los devanados y los voltajes de entrada y salida.
Cuando el devanado primario es igual al devanado secundario, el voltaje y la corriente de entrada, son iguales al voltaje y corriente de salida.  Estos transformadores sólo sirven para hacer un aislamiento galvánico, es decir que podemos tocar la corriente de salida sin ser electrocutados.
Al cambiar las vueltas de alambre deldevanado secundario, cambia el voltaje de salida del transformador. Ejemplo: si por cada vuelta del devanado primario, damos tres vueltas en el secundario; tendríamos, en el caso de aplicar una tensión de 10 voltios en la entrada, en la salida serían 30 voltios. Y Cuando enrollamos una vuelta de alambre en el secundario por cada tres vueltas del primario; en el caso de aplicar una tensión a laentrada de 30 voltios, tendríamos a la salida 10 voltios.

Figura 1: Esquema Transformador
Fuente: http://construyasuvideorockola.com

Principio de funcionamiento

En la figura 1 se muestra dos bobinas devanadas alrededor de un núcleo de hierro. El devanado primario de Np vueltas, está conectado a un generador de corriente alterna cuya fem está dada por E=Em sen t. El devanado secundario deNs vueltas, es un circuito abierto en tanto esté abierto el interruptor S, lo cual se supone por el momento. Entonces no existe corriente en el devanado secundario. Despreciamos también los elementos de disipación como la resistencia de ambos devanados.

Figura 2: Esquema Transformador Ideal
Fuente: http://construyasuvideorockola.com

Según las condiciones anteriores el devanado es unainductancia pura. La corriente en el primario (corriente magnetizante, muy pequeña) , se atrasa respecto a la diferencia de potencial del primario en 90º.
Sin embargo la pequeña corriente alterna en el primario induce un flujo magnético alternado en el núcleo del hierro, y suponemos que este flujo eslabona las vueltas de los devanados del secundario. Por la ley de inducción de Faraday sabemos que lavariación de flujo produce en el secundario una tensión inducida :

Donde el término es la fem por vuelta, y es la misma para ambos devanados, porque los flujos en cada uno son iguales.
Invirtiendo los roles, de manera que el secundario pase a ser el primario, obtenemos que la tensión inducida en el primario es:

Dividimos ambas expresiones buscando una relación entre ambas tensiones:Quedando la siguiente expresión llamada relación de transformación, donde Vs y Vp se refieren a valores eficaces:

Nota: Puesto que y oscilan ambos con la misma frecuencia que la fuente de c.a. la ecuación da el cociente de las amplitudes o de los valores eficaces de las fems inducidas.
Si Ns > Np nos referimos a un transformador elevador, si Np > Ns nos referimos a un transformador...