TRANSFORMADOR IDEAL

TRANSFORMADOR IDEAL
1 INTRODUCCIÓN
Los transformadores ideales son formas idealizadas de los transformadores reales, son elementos de circuito, como también los son las resistencias, inductancias y capacitancias que son formas idealizadas de los elementos reales resistores, inductores y capacitores.
Estos transformadores ideales aparecen en los modelos circuitales, o circuitos equivalentes,de los transformadores reales y de otras máquinas eléctricas.
Como se verá más adelante, las diferencias entre los transformadores ideales y los reales, no son muy grandes, y en algunos casos particulares, a estos últimos se los puede considerar como ideales. No obstante, esas pequeñas diferencias, deben ser tenidas en cuenta en la mayoría de los casos.
A continuación se define al transformadorideal, se analizan sus características y se estudia cómo resolver circuitos que contienen transformadores ideales.
2 DEFINICIÓN
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 núcleoinfinita.
d) C = 0 Capacidades parásitas nulas.
3 REPRESENTACIÓN
Un transformador ideal monofásico se acostumbra a representar esquemáticamente como un circuito acoplado, figura 1.

Los puntos colocados en un extremo de cada arrollamiento indican los denominados “bornes homólogos”, que se emplean en el estudio de los circuitos acoplados.
Como es habitual, a las magnitudes y parámetros delprimario, lado por donde entra la energía, se las designan con el subíndice 1, y a las del secundario, lado por donde sale la energía, con el subíndice 2. En el esquema de la figura 1, N1 y N2 son los números de espiras del primario y del secundario respectivamente.
4 CARACTERÍSTICAS
4.1 Tensiones y Potencias
De las propiedades listadas en el párrafo 2 se deducen las principales características deestos transformadores. Por ejemplo al no tener resistencia los arrollamientos, en estos no se producen caídas de tensión y las fuerzas electromotrices resultan iguales a las tensiones en los bornes. El valor eficaz de estas fuerzas electromotrices, obtenido por aplicación de la ley de Faraday, es:

Donde :

Esta relación a es el único parámetro necesario para definir al transformador ideal. En sudefecto se podrían usar los números de espiras N1 y N2.
Si la relación de transformación es mayor que 1, el transformador reduce la tensión y por ese motivo se lo denomina reductor; y, por el contrario, si la relación es menor que 1, se lo denomina elevador. Cuando la relación de transformación es igual a 1 el transformador no modifica la tensión y se lo denomina separador ya que sirve paraaislar eléctricamente un circuito del otro, loque puede ser necesario en casos particulares.
Otra consecuencia de la ausencia de resistencia en los bobinados, es que en los mismos no se producirán pérdidas por efecto Joule, también denominadas “pérdidas en el cobre PCu”. Como además, por definición, no hay pérdidas en núcleo, también denominadas “pérdidas en el hierro PFe”, el transformador ideal notiene pérdidas de ningún tipo y la potencia de salida P2 es igual a la de entrada P1, o sea que su rendimiento es del 100 %. Resumiendo:

4.2 Bornes homólogos
Como ya se dijo en el estudio de los circuitos acoplados se definen los bornes o lados homólogos como puntos en el circuito que tienen una correspondencia entre sí.
La definición más empleada se vincula con las fuerzas magnetomotrices(productos NI), que actúan en el circuito magnético, y es la siguiente: “si en los distintos arrollamientos entra corriente por los bornes homólogos, las fuerzas magnetomotrices (fmm) desarrolladas se suman entre sí”.
El sentido de la fmm que desarrolla una bobina depende del sentido de la corriente y de la forma en que se ha devanado el arrollamiento y está determinada por la regla del tirabuzón...