Transformador Ideal

  • Devanados ideales: Resistencia despreciable en los devanados, sin pérdidas eléctricas.
  • Núcleo ideal: Todo el flujo se confina en el núcleo, sin haber pérdidas en el mismo.
  • El flujo de campo magnético es común entre el primario y el secundario.

Relación de transformación

Un transformador se ocupa de transformar energía entre dos circuitos (primario y secundario). Esa transformación se produce variando sus niveles de tensión y corriente. Dicha variación es provocada por la llamada relación de transformación, que es la relación entre las espiras del devanado primario y del devanado secundario, representada por la letra m.

Funcionamiento del transformador ideal

Al introducir una tensión alterna (V1) en los terminales del primario, con el secundario en vacío (circuito abierto), por el bobinado primario circulará una corriente alterna que, al atravesar las N espiras, generará un flujo magnético común. Esto provocará una f.e.m. autoinducida en la bobina del primario, la cual, por la Ley de Lenz, se opondrá a la causa que la produce (V1). Como ambas están en paralelo (E1 = -V1), dicho flujo inducirá otra f.e.m. E2 en el secundario, que también se opondrá al flujo original.

Funcionamiento en carga

Al conectar una carga (Z) a los terminales del secundario, circulará corriente por el secundario (I2), generando una f.m.m. (fuerza magnetomotriz) en el secundario (N2 · I2). Esta se opondrá a la f.m.m. del primario (N1 · I1), que es la que produce el flujo principal por el núcleo.

Para obtener potencia en el secundario, la corriente por el primario debe aumentar respecto a la que había en vacío, pasando de IV a I1. Dado que el transformador ideal no tiene pérdidas, toda la potencia de entrada S1 se convierte en potencia de salida S2, lo que permite extraer la relación ideal de transformación de carga, la cual es inversa a la relación de corrientes.

Características del transformador

Potencia Nominal (SN): Representada en valores de potencia aparente (S). Indica la máxima carga que se puede conectar al transformador sin sobrecargar los bobinados, bajo unas tensiones nominales de diseño específicas.

Ensayos del Transformador

1.1. Ensayo de cortocircuito

Se realiza cortocircuitando el devanado secundario mediante un amperímetro (con V1=0). Se incrementa la tensión en el primario hasta obtener la intensidad nominal en el secundario (I2N). En estas condiciones, la potencia absorbida corresponde principalmente a las pérdidas en el cobre por efecto Joule.

1.2. Ensayo de carga

Se realiza conectando la carga máxima para la que está preparado el secundario mediante un potenciómetro regulable, verificando el comportamiento del equipo bajo condiciones de trabajo real.

1.3. Ensayo de vacío

Se realiza dejando el secundario en circuito abierto mientras se alimenta el primario a la tensión nominal. Al ser la corriente I2 = 0, las pérdidas en el cobre son despreciables, por lo que la potencia absorbida se considera equivalente a las pérdidas en el hierro.