Concepto de Acción Transformadora

El principio de funcionamiento de Transformer se basa en la Ley de inducción electromagnética de Faraday. En un transformador, la corriente primaria genera un flujo magnético alterno en el núcleo. Este flujo alterno se vincula con el devanado secundario. Como este enlace de flujo en el secundario es variable en el tiempo, se induce una fem a través de los terminales del devanado secundario. Este artículo describe el principio de funcionamiento de Transformer junto con el concepto de acción del transformador en detalle.

Principio de funcionamiento del transformador:

El principio de funcionamiento del transformador se basa en la ley de Faraday. Supongamos un transformador tipo núcleo como se muestra en la figura a continuación.

Como se muestra en la figura, el devanado primario del transformador se alimenta con una fuente de tensión alterna V1 mientras se mantiene abierto el secundario. Debido al voltaje V1 aplicado, una corriente alterna Ie comienza a fluir a través de N1 espiras primarias.

Así alternando mmf de Primario = N1Ie

Debido a esta mmf alterna, se establece un flujo alterno en el núcleo del transformador que se conecta con el devanado primario y secundario y, según la Ley de inducción electromagnética de Faraday, se desarrolla una fem E1 y E2 a través de los terminales del primario y el secundario. Devanado secundario.

Este fenómeno se conoce popularmente como acción transformadora.

Ahora, iremos más allá y tendremos una idea del transformador de dos devanados. En aras de una comprensión clara, en primer lugar consideraremos un transformador ideal. Un Transformador Ideal es aquel que tiene las siguientes características:

Resistencia de devanado insignificante.
Todo el flujo establecido en los enlaces del núcleo con el devanado secundario, es decir, el flujo está confinado en el núcleo magnético del transformador.
Las pérdidas en el núcleo son despreciables.
La curva de magnetización del núcleo es lineal.

Deje que el voltaje V1 aplicado al Primario del Transformador sea sinusoidal. Por lo tanto, la corriente Ie también será sinusoidal y, por lo tanto, la fuerza magnetomotriz primaria N1Ie también debe ser de naturaleza sinusoidal. Tenga en cuenta que el Ø del flujo establecido en el núcleo del transformador será sinusoidal ya que el mmf primario responsable de establecer el flujo es sinusoidal.

Dejar,

Ø = ØmSinωt

Donde Øm es el valor máximo de flujo magnético en Weber (Wb) y ω = 2πf es la frecuencia angular en rad/seg.

Por lo tanto,

Enlace de flujo total a través del primario = N1xØ

= N1ØmSenωt

Por eso,

Fem inducida en el Primario e1= -d(N1Ø ) / dt

= -N1ωØmCostoωt

= -N1ωØmSen(ωt – π/2)

Por lo tanto, vemos que la fem e1 inducida en el devanado primario es sinusoidal y está atrasada con respecto al flujo Ø en 90°.

Valor máximo de la fem inducida en Primaria em = N1ωØm

Entonces, em = 2πfN1Øm

Ahora, el valor RMS de la fem inducida e en el devanado primario E1,

E1 = 1.414xπfN1Øm

= 4,44fN1Øm ……………………….(1)

Debe tenerse en cuenta y comprender que la dirección de la fem inducida en el devanado primario será tal que se oponga a la causa, es decir, el voltaje aplicado aquí en este caso. Como hemos supuesto que la resistencia del devanado del transformador es despreciable, podemos escribir para el circuito primario,

V1 = E1 …………………………(2)

De manera similar, como el flujo en el núcleo del Transformador es Ø, este flujo también se vinculará con el Secundario para inducir una fem en el devanado Secundario.

Enlace de flujo con el devanado secundario = N2Ø

=N2ØmSenωt

Por eso,

Fem inducida en el Secundario e2 = -d(N2ØmSinωt) / dt

= -N2ωØmCostoωt

= -N2ωØmSen(ωt – π/2)

Valor máximo de e2= N2ωØm

= 2πfN2Øm

Entonces,

Valor RMS de la fem E2 inducida en el devanado secundario

= 4.44N2fØm ……………….(3)

Así podemos escribir,

E1 / E2= N1 / N2 (De la ecuación (1) y (3)) ………………(4)

E1/N1= E2/N2 = 4,44 fØm

Lo que significa,

Fem por turno en Primario = fem por turno en Secundario.

Considere la siguiente figura.

Tan pronto como se cierra el interruptor S, comienza a fluir una corriente I2 en el devanado secundario. El sentido de esta corriente será tal que produzca un flujo magnético opuesto al sentido del flujo de trabajo establecido en el núcleo. (Esto es según la Ley de Lenze que dice “El efecto se opone a la causa”). Por lo tanto, la dirección de la corriente en el devanado secundario será en sentido contrario a las agujas del reloj; esto se debe a que la corriente en dirección contraria a las agujas del reloj producirá flujo en dirección ascendente en el núcleo.

De esta forma vemos que la corriente Secundaria tiende a oponerse al flujo de trabajo. Cualquier reducción en el flujo de trabajo Ø provocará una reducción en la fem primaria E1, pero como hemos visto en la ecuación (2),

V1 = E1 y V1 es constante.

Esto simplemente implica que el flujo de trabajo en el núcleo del transformador debe ser constante. Para tener un flujo constante, el Primario debe tomar una corriente adicional I1′ de la fuente para compensar la reducción causada por la corriente Secundaria.

Por lo tanto, mmf primaria de compensación = mmf secundaria

N1I1′ = N2I2

Cualquier cambio en la corriente secundaria se refleja de inmediato por un cambio automático correspondiente en la corriente primaria para que el flujo del núcleo permanezca constante.

Aquí I1′ se llama componente de carga de la corriente.

Así Corriente primaria I1= Ie+I1′

Es decir, se denomina corriente de magnetización, ya que se requiere esta cantidad de corriente para establecer el flujo de trabajo en el núcleo cuando la terminal secundaria está abierta.

Normalmente, el valor de la corriente de magnetización varía del 2 al 6% de la corriente a plena carga. Si despreciamos la corriente de magnetización entonces,

N1I1 = N2I2

N1 / N2= I2 / I1

Nuevamente, como hemos considerado, el devanado del transformador tiene una resistencia insignificante, por lo que para el circuito secundario,

E2 = V2

Ahora, de la ecuación (4),

E1 / E2= V1 / V2 = N1 / N2 = I2/ I1

Tenga en cuenta que el concepto de acción de Transformador es muy importante y uno debe saber cómo usar e implementar este concepto.