Qué es un transformador ideal: trabajo y diagrama fasorial

Antes de hablar de un transformador ideal, hablemos del transformador. Un transformador es un dispositivo eléctrico estacionario, utilizado para transferir energía eléctrica entre dos circuitos manteniendo una frecuencia estable y también aumentando/disminuyendo la corriente o el voltaje. El principio de funcionamiento de un transformador es la "ley de inducción de Faraday". Cuando cambia la corriente en el devanado principal, el flujo magnético cambia, por lo que puede ocurrir una fem inducida en la bobina secundaria. Un transformador práctico incluye algunas pérdidas, como pérdidas en el núcleo y pérdidas en el cobre. La pérdida de cobre se puede definir de la siguiente manera: los devanados del transformador que incluyen resistencia y reactancia para causar alguna pérdida se denominan pérdida de cobre. La pérdida en el núcleo del transformador ocurre cuando el transformador está energizado; la pérdida de núcleo no cambia con la carga. Estas pérdidas son causadas por dos factores como los vórtices y la 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 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.

Principio de funcionamiento del transformador ideal

Un transformador ideal funciona según dos principios, como cuando una corriente eléctrica genera un campo magnético y un campo magnético cambiante en una bobina induce un voltaje en los extremos de la bobina. Cuando se cambia la corriente en la bobina primaria, se desarrolla el flujo magnético. Por lo tanto, cambiar el campo magnético puede inducir un voltaje en la bobina secundaria.

Cuando la corriente pasa a través de la bobina primaria, crea un campo magnético. Ambos devanados están envueltos en la región de un núcleo magnético similar al hierro muy alto, por lo que el flujo magnético pasa a través de ambos devanados. Una vez que se conecta una carga a la bobina secundaria, el voltaje y la corriente estarán en la dirección que se muestra.

Propiedades

los propiedades de un transformador ideal Incluya lo siguiente.

• Ambos devanados de este transformador tienen baja 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 limita el núcleo y se conecta a los devanados. Por lo tanto, su fuga de flujo e inductancia es cero.

El núcleo tiene una permeabilidad ilimitada, por lo que se necesita 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 del devanado y pérdida de hierro en el núcleo. Las propiedades de los transformadores prácticos e ideales no son similares entre sí.

Ecuaciones de Transformadores Ideales

Las propiedades que discutimos anteriormente no se aplican al transformador práctico. En un transformador de tipo ideal, la potencia o/p es igual a la potencia i/p. Por lo tanto, no hay pérdida de potencia.

E2*I2*CosΦ = E1*I1*CosΦ de lo contrario E2*I2 = E1*I1

E2/E1 = I2/I1

Entonces, la ecuación de la relación de conversión se muestra a continuación.

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

Las corrientes primaria y secundaria son inversamente proporcionales a sus respectivos giros.

Diagrama fasorial del transformador ideal

El diagrama de fase de este transformador sin carga se muestra a continuación. Cuando el transformador está sin carga, la corriente en la bobina secundaria puede ser cero, es decir, I2 = 0

En la figura anterior,

'V1' es la tensión de alimentación principal

'E1' es una fem inducida

'I1' es la corriente principal

'Ø' es flujo mutuo

V2' es el voltaje de salida secundario.

'E2' es la fem inducida secundaria

Cuando los devanados del transformador tienen impedancia cero, el voltaje inducido en el devanado principal 'E1' es equivalente al voltaje aplicado 'V1'. Pero la ley de Lenz establece que el devanado principal E1 es equivalente e inverso al voltaje primario 'V1'. La corriente principal que consume la fuente de alimentación puede ser suficiente para generar un flujo alterno 'Ø' en el núcleo. Entonces, esta corriente también se conoce como corriente de magnetización porque magnetiza el núcleo y organiza el flujo en el núcleo.

Por lo tanto, la corriente principal y la corriente alterna están en la misma fase. La corriente principal retrasa el suministro de voltaje en 90 grados. Dado que las fem inducidas en dos devanados se inducen con un flujo mutuo similar 'Ø'. Por lo tanto, los dos devanados están en una dirección similar.

Cuando el devanado secundario del transformador tiene impedancia cero, la fem inducida en el devanado y el voltaje de salida del secundario serán iguales en magnitud y dirección.

Ventajas

Las ventajas del transformador ideal son las siguientes.

• No hay pérdidas como histéresis, vórtices y cobre.
• Las relaciones de voltaje y corriente se basan perfectamente en los giros de la bobina.
• No hay fuga de flujo
• 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?