Con este recurso en particular se pretende introducir al alumno en el estudio de los parámetros físicos que intervienen en la configuración de un transformador, así como sus propiedades.
Propiedades magnéticas de la materia
Transformadores
Tipos de transformadores El transformador se basa en dos principios: primero que la corriente eléctrica pueda producir un campo magnético (electromagnetismo) y que un campo magnético variable dentro de un embobinado de alambre induzca un voltaje entre sus extremos. La variación de la corriente en el devanado primario, produce una variación en la fuerza del campo magnético; debido a que el devanado secundario rodea al mismo campo magnético, se inducirá un voltaje en el secundario. La siguiente figura muestra un diseño simplificado de un transformador. |
Una corriente circulando por el primario crea un campo magnético; la corriente y su campo magnético son proporcionales uno del otro, así que si la corriente cambia, también lo hará el campo magnético. Los devanados primario y secundario están enrollados alrededor del núcleo con una permeabilidad magnética muy alta, tal como la del hierro; esto asegura que las líneas de campo magnético producidas por la corriente primaria se mantengan dentro del hierro y que pase intacto por el secundario.
Mediante la ley de inducción de Faraday que estudiamos en la unidad anterior, podemos determinar la inducción en el secundario del transformador. El flujo magnético que varía constantemente se establece en todo el núcleo del transformador y pasa a través de las bobinas del primario y del secundario. La fem vp inducida en la bobina del primario es:
Donde: Np es el número de vueltas en el primario y
es la rapidez con que cambia el flujo magnético. En forma análoga la fem vs inducida en el devanado secundario es:
Considerando que el cambio de flujo magnético se produce a la misma rapidez a través de ambas bobinas, podemos dividir los lados izquierdos y los lados derechos de estas dos últimas ecuaciones y obtenemos lo siguiente:
Es decir, la razón del voltaje en el primario con respecto al voltaje en el secundario es igual a la razón entre el número de espiras en el primario con respecto al número de espiras en el secundario.
El voltaje inducido está en proporción directa al número de vueltas. Si se varía la razón de las vueltas del secundario Ns a las vueltas del primario Np, un voltaje de entrada (primario) puede suministrar cualquier voltaje de salida deseado (secundario).