Antes de discutir un transformador ideal, analicemos el transformador . Un transformador es un dispositivo eléctrico fijo que se utiliza para transferir energía eléctrica entre dos circuitos mientras se mantiene una frecuencia estable y también se aumenta / disminuye la corriente o el voltaje. El principio de funcionamiento de un transformador es ' Ley de Faraday de inducción ”. Cuando se cambia la corriente en el devanado principal, se cambiará el flujo magnético, de modo que puede producirse un EMF inducido dentro de la bobina secundaria. Un transformador práctico incluye algunas pérdidas como pérdidas de núcleo y pérdidas de cobre. La pérdida de cobre se puede definir como, los devanados del transformador que incluyen resistencia y reactancia para causar alguna pérdida se llama pérdida de cobre. La pérdida del núcleo en el transformador ocurre cuando el transformador está energizado, la pérdida del núcleo no cambia con la carga. Estas pérdidas son causadas por dos factores como remolinos e histéresis. Debido a estas pérdidas, la potencia de salida del transformador es menor que la potencia de entrada.
¿Qué es un transformador ideal?
Definición: Un transformador que no tiene pérdidas como el cobre y el núcleo se conoce como un transformador ideal. En este transformador, la potencia de salida es equivalente a la potencia de entrada. La eficiencia de este transformador es del 100%, lo que significa que no hay pérdida de potencia dentro del transformador.
transformador ideal
Principio de funcionamiento del transformador ideal
Un transformador ideal funciona según dos principios, como cuando una corriente eléctrica genera una magnético campo y un campo magnético cambiante en una bobina induce un voltaje a través de los extremos de la bobina. Cuando la corriente cambia dentro de la bobina primaria, se desarrolla el flujo magnético. Entonces, el campo magnético cambiante puede inducir un voltaje dentro de la bobina secundaria.
Cuando la corriente fluye a través de la bobina primaria, crea un campo magnético. Los dos devanados están envueltos en la región de un núcleo magnético muy alto como el hierro, por lo que el flujo magnético se suministra a través de los dos devanados. Una vez que se conecta una carga a la bobina secundaria, el voltaje y la corriente estarán en la dirección indicada.
Propiedades
los propiedades de un transformador ideal Incluya lo siguiente.
- Los dos devanados de este transformador tienen poca resistencia.
- Debido a la resistencia, las corrientes parásitas y la histéresis, no hay pérdidas en el transformador.
- La eficiencia de este transformador es del 100%.
- El flujo total generado en el transformador ha restringido el núcleo y se conecta con los devanados. Por lo tanto, su fuga de flujo e inductancia es cero.
El núcleo tiene una permeabilidad ilimitada, por lo que es necesaria una fuerza magnetomotriz insignificante para organizar el flujo dentro del núcleo.
A continuación se muestra un modelo de transformador ideal. Este transformador es ideal en tres condiciones cuando no tiene flujo de fuga, resistencia de bobinados y pérdida de hierro dentro del núcleo. Las propiedades de los transformadores prácticos e ideales no son similares entre sí.
Ecuaciones de transformadores ideales
Las propiedades que hemos discutido anteriormente no son aplicables al transformador práctico. En un transformador de tipo ideal, la potencia o / p es igual a la potencia i / p. Por tanto, no hay pérdida de potencia.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ de lo contrario E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Por tanto, la ecuación de la relación de conversión se muestra a continuación.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K
Las corrientes de primaria y secundaria son inversamente proporcionales a sus respectivos giros.
Diagrama fasorial del transformador ideal
El diagrama fasorial de este transformador sin carga se muestra a continuación. Cuando el transformador está en condición sin carga, entonces la corriente dentro de la bobina secundaria puede ser cero, es decir, I2 = 0
En la figura anterior,
'V1' es el voltaje de suministro principal
'E1' es e.m.f inducida
'I1' es la corriente principal
'Ø' es flujo mutuo
V2 ’es el voltaje de operación secundario.
'E2' es la fem inducida secundaria.
Cuando los devanados del transformador tienen impedancia cero, entonces el voltaje inducido dentro de la devanado 'E1' es equivalente a la tensión aplicada 'V1'. Pero la ley de Lenz establece que el devanado principal E1 es equivalente e inverso al voltaje primario 'V1'. La corriente principal que extrae el suministro puede ser suficiente para generar un flujo alterno 'Ø' dentro del núcleo. Entonces, esta corriente también se conoce como corriente de magnetización, ya que magnetiza el núcleo y organiza el flujo dentro del núcleo.
Por lo tanto, tanto la corriente principal como el flujo alterno están en la misma fase. La corriente principal se retrasa con respecto al suministro de voltaje en 90 grados. Dado que las fem inducidas en dos devanados se inducen con el flujo mutuo similar 'Ø'. Por lo tanto, ambos devanados están en una dirección similar.
Cuando el devanado secundario del transformador tiene impedancia cero, entonces la fem inducida en el devanado y el voltaje de salida secundario será el mismo en magnitud y dirección.
Ventajas
Las ventajas del transformador ideal incluyen las siguientes.
- No hay pérdidas como histéresis, remolinos y cobre.
- Las relaciones de voltaje y corriente se basan perfectamente en los giros de la bobina.
- No hay fugas de fundente
- No depende de la frecuencia
- Linealidad perfecta
- Sin inductancia y capacitancia parásitas
Así, un ideal transformador es un transformador imaginario, no un transformador práctico. Este transformador se utiliza principalmente con fines educativos. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son las aplicaciones de un transformador ideal?
