transformador

UNIDAD 2: TRANSFORMADORES
El transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Esta constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre si eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético.
Elarrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arrollamiento primario, con independencia si se trata del mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión).
El arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento secundario.
El arrollamiento primario y el secundario envuelven la misma columna del núcleo de hierro. El núcleo se construyede hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético.
En un transformador, el núcleo tiene dos misiones fundamentales:
a. Desde el punto de vista eléctrico –y esta es su misión principal- es la vía por que fluye el flujo magnético.
b. Desde el punto de vista mecánico es el soporte de los arrollamientos que en él se apoyan.
El constante cambio demagnetización del núcleo de hierro origina pérdidas. Estas pérdidas pueden minimizarse eligiendo tipos de chapa con un bajo coeficiente de pérdidas.
Además, como el campo magnético varía respecto al tiempo, en el hierro se originan tensiones que dan orígenes a corrientes parásitas, también llamadas de Foucault. Estas corrientes, asociadas con la resistencia óhmica del hierro, motivan pérdidas que puedenreducirse empleando chapas especialmente finas, de unos 0.3 mm de espesor, aisladas entre sí (apiladas). En cambio, en un núcleo de hierro macizo se producirían pérdidas por corrientes parásitas excesivamente grandes que motivarían altas temperaturas.
Funcionamiento: El flujo magnético, periódicamente variable en el tiempo, originado por la corriente que pasa a través del arrollamiento primarioinduce en el arrollamiento secundario una tensión que varía con la misma frecuencia.
Su magnitud depende de la intensidad y de la frecuencia del flujo así como del número de vueltas que tenga el arrollamiento secundario, como se ve en la siguiente formula (ley de la inducción).


Donde:
Φmax = flujo máximoBmax = Densidad de flujo máxima
E = tensión eficaz,
f = frecuencia en Hz y
A = Área
N = número de espiras del devanado






TRANSFORMADOR IDEAL
Un transformador ideal es un equipo sin pérdidas. Las relaciones entrelos voltajes primario y secundario, y entre la corriente primario y secundario, se establece mediante dos ecuaciones sencillas. La figura muestra un transformador ideal.







a) Esquema de un transformador ideal. b) Símbolos esquemáticos de un transform. ideal.
En el transformador que se muestra en la figura 1 tiene N1 espiras de alambre sobre su lado primario y N2 de espiras dealambre en su lado secundario. La relación entre el voltaje V1 aplicado al lado primario del transformador y el voltaje V2 inducido sobre su lado secundario es
V1 N1
------- = ----- = m
V2 N2 N1
En donde m se define como relación de transformación.  ------ = m
N2
Transformador ideal con carga
Al conectar una carga al secundario del transformador Z<φ la f.e.m. E2 hace que aparezca una corriente I2 defasada un ángulo φ de la misma. Esta fuerza magnetomotriz del secundario se opone y se compensa con la que se genera en el primario, por lo que:
I2 N1 E1
N1 ∙ I1 = N2 ∙ I2  ------- = ----- = m = ----
I1 N2 E2

La potencia...