Concepto de Acci贸n Transformadora

<p style=”text-align: justify;”>El principio de funcionamiento de Transformer se basa en la Ley de inducci贸n electromagn茅tica de Faraday. En un transformador, la corriente primaria genera un flujo magn茅tico alterno en el n煤cleo. 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 trav茅s de los terminales del devanado secundario. Este art铆culo describe el principio de funcionamiento de Transformer junto con el concepto de acci贸n 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 n煤cleo como se muestra en la figura a continuaci贸n.

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

As铆 alternando mmf de Primario = N1Ie

Debido a esta mmf alterna, se establece un flujo alterno en el n煤cleo del transformador que se conecta con el devanado primario y secundario y, seg煤n la Ley de inducci贸n electromagn茅tica de Faraday, se desarrolla una fem E1 y E2 a trav茅s de los terminales del primario y el secundario. Devanado secundario.

Este fen贸meno se conoce popularmente como acci贸n transformadora.

Ahora, iremos m谩s all谩 y tendremos una idea del transformador de dos devanados. En aras de una comprensi贸n clara, en primer lugar consideraremos un transformador ideal. Un Transformador Ideal es aquel que tiene las siguientes caracter铆sticas:

  • Resistencia de devanado insignificante.
  • Todo el flujo establecido en los enlaces del n煤cleo con el devanado secundario, es decir, el flujo est谩 confinado en el n煤cleo magn茅tico del transformador.
  • Las p茅rdidas en el n煤cleo son despreciables.
  • La curva de magnetizaci贸n del n煤cleo es lineal.

Deje que el voltaje V1 aplicado al Primario del Transformador sea sinusoidal. Por lo tanto, la corriente Ie tambi茅n ser谩 sinusoidal y, por lo tanto, la fuerza magnetomotriz primaria N1Ie tambi茅n debe ser de naturaleza sinusoidal. Tenga en cuenta que el 脴 del flujo establecido en el n煤cleo del transformador ser谩 sinusoidal ya que el mmf primario responsable de establecer el flujo es sinusoidal.

Dejar,

脴 = 脴mSin蠅t

Donde 脴m es el valor m谩ximo de flujo magn茅tico en Weber (Wb) y 蠅 = 2蟺f es la frecuencia angular en rad/seg.

Por lo tanto,

Enlace de flujo total a trav茅s del primario = N1x脴

= N1脴mSen蠅t

Por eso,

Fem inducida en el Primario e1= -d(N1脴 ) / dt

= -N1蠅脴mCosto蠅t

= -N1蠅脴mSen(蠅t 鈥 蟺/2)

Por lo tanto, vemos que la fem e1 inducida en el devanado primario es sinusoidal y est谩 atrasada con respecto al flujo 脴 en 90掳.

Valor m谩ximo de la fem inducida en Primaria em = N1蠅脴m

Entonces, em = 2蟺fN1脴m

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

E1 = 1.414x蟺fN1脴m

= 4,44fN1脴m 鈥︹︹︹︹︹︹︹︹.(1)

Debe tenerse en cuenta y comprender que la direcci贸n de la fem inducida en el devanado primario ser谩 tal que se oponga a la causa, es decir, el voltaje aplicado aqu铆 en este caso. Como hemos supuesto que la resistencia del devanado del transformador es despreciable, podemos escribir para el circuito primario,

V1 = E1 鈥︹︹︹︹︹︹︹︹︹(2)

De manera similar, como el flujo en el n煤cleo del Transformador es 脴, este flujo tambi茅n se vincular谩 con el Secundario para inducir una fem en el devanado Secundario.

Enlace de flujo con el devanado secundario = N2脴

=N2脴mSen蠅t

Por eso,

Fem inducida en el Secundario e2 = -d(N2脴mSin蠅t) / dt

= -N2蠅脴mCosto蠅t

= -N2蠅脴mSen(蠅t 鈥 蟺/2)

Valor m谩ximo de e2= N2蠅脴m

= 2蟺fN2脴m

Entonces,

Valor RMS de la fem E2 inducida en el devanado secundario

= 4.44N2f脴m 鈥︹︹︹︹︹.(3)

As铆 podemos escribir,

E1 / E2= N1 / N2 (De la ecuaci贸n (1) y (3)) 鈥︹︹︹︹︹(4)

E1/N1= E2/N2 = 4,44 f脴m

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 ser谩 tal que produzca un flujo magn茅tico opuesto al sentido del flujo de trabajo establecido en el n煤cleo. (Esto es seg煤n la Ley de Lenze que dice 鈥淓l efecto se opone a la causa鈥). Por lo tanto, la direcci贸n de la corriente en el devanado secundario ser谩 en sentido contrario a las agujas del reloj; esto se debe a que la corriente en direcci贸n contraria a las agujas del reloj producir谩 flujo en direcci贸n ascendente en el n煤cleo.

De esta forma vemos que la corriente Secundaria tiende a oponerse al flujo de trabajo. Cualquier reducci贸n en el flujo de trabajo 脴 provocar谩 una reducci贸n en la fem primaria E1, pero como hemos visto en la ecuaci贸n (2),

V1 = E1 y V1 es constante.

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

Por lo tanto, mmf primaria de compensaci贸n = mmf secundaria

N1I1′ = N2I2

Cualquier cambio en la corriente secundaria se refleja de inmediato por un cambio autom谩tico correspondiente en la corriente primaria para que el flujo del n煤cleo permanezca constante.

Aqu铆 I1′ se llama componente de carga de la corriente.

As铆 Corriente primaria I1= Ie+I1′

Es decir, se denomina corriente de magnetizaci贸n, ya que se requiere esta cantidad de corriente para establecer el flujo de trabajo en el n煤cleo cuando la terminal secundaria est谩 abierta.

Normalmente, el valor de la corriente de magnetizaci贸n var铆a del 2 al 6% de la corriente a plena carga. Si despreciamos la corriente de magnetizaci贸n 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 ecuaci贸n (4),

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

Tenga en cuenta que el concepto de acci贸n de Transformador es muy importante y uno debe saber c贸mo usar e implementar este concepto.

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