Transformador Ideal

Transformador.

El transformador es un dispositivo especialmente diseñado y fabricado para que el acople magnético entre dos bobinas sea el mejor posible y permita inducir un voltaje en la segunda bobina, llamada bobina secundaria, al aplicar una corriente variable en la bobina primaria.

Partes del transformador.

Está formado por un núcleo, que suele ser un material ferromagnético, para aumentar el acople magnético, y por las dos bobinas que en general se fabrican en cobre. Estas bobinas tendrán por supuesto una inductancia y una resistencia.

Transformador Ideal.

Los transformadores ideales pueden ser monofásicos, trifásicos, multicircuito o especiales, pero todos tienen en común las siguientes propiedades:

a) r = 0 Arrollamientos sin resistencia.

b) PFe = 0 Núcleo sin pérdidas.

c) μFe = ∞ Permeabilidad relativa del núcleo infinita.

d) C = 0 Capacidades parásitas nulas. e) Flujo de dispersión=0 (bobinas perfectamente

acopladas k=1)

Esquema.

Convenciones.

De acuerdo a la forma en que estén enrolladas las dos bobinas sobre el núcleo, el voltaje en el secundario puede estar invertido o no respecto al primario.

Si los dos puntos están en el mismo lado indica que los voltajes están en fase. Si los puntos están uno arriba y el otro abajo indica que existe una diferencia de 180° entre las fases de los voltajes primario y secundario.

Convenciones de signo.

Características y relaciones.

Relación de transformación.

Relación de tensiones.

Relación de intensidades.

Reducción de Magnitudes.

Un transformador ideal permite hacer adaptaciones de impedancias.

Permite analizar tensiones, corrientes, impedancias, reluctancias, admitancias en términos de alguno de los devanados usando la relación de transformación.

Equivalencia de impedancia del secundario referida al primario. (serie)

Equivalencia de impedancia del secundario referida al primario. (paralelo)

Tabla de equivalencias.

Ejemplo.

Fuentes controladas.

Un transformador ideal se puede modelar por medio de dos fuentes controladas, una de tensión y otra de corriente y con la misma función transferencia. Como se muestra en dicha figura hay dos posibilidades de colocar las fuentes, en el primer ejemplo la transferencia es 1/a y en el segundo a.

Modelos de transformados con fuentes controladas.

Comentarios.

Los transformadores ideales son formas idealizadas de los transformadores reales.

La forma idealizada simplifica las ecuaciones fasoriales ya que no toma en cuenta las pérdidas que ocurren en el transformador real.

El análisis del transformador ideal puede aproximarse en buena medida al comportamiento de un transformador real bajo ciertas características de operación.

Bibliografía.

EE Staff del MIT: “Circuitos Magnéticos y Transformadores” Editorial Reverté.

Theodore Wildi, “Máquinas Eléctricas y de Potencia”, Editorial Pearson.

Fitzgerald, “Teoría y análisis de Máquinas Eléctricas”, Editorial Hispano Europea.