¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona un transformador eléctrico? La respuesta se encuentra en la ecuación EMF del transformador y la relación de vueltas. Descubre en este artículo todo lo que necesitas saber sobre estos conceptos clave para entender el funcionamiento de este dispositivo indispensable en nuestro día a día.
Ecuación EMF del transformador es muy importante para entender el funcionamiento del transformador. Cuando se aplica un voltaje sinusoidal al primario del transformador, atrae corriente de magnetización para establecer el flujo en el núcleo.
El flujo se vincula al secundario y produce EMF. Podemos derivar fácilmente la ecuación EMF del transformador calculando la tasa de cambio del flujo en un ciclo de la forma de onda de CA. La FEM inducida en el primario y el secundario del transformador también depende de la relación de giro del transformador.
La relación entre la FEM secundaria y la FEM primaria se denomina relación de transformación de voltaje del transformador. La relación entre las vueltas primarias y las vueltas secundarias se llama relación de transformación del transformador(TTR).
El flujo establecido en el núcleo se vincula al devanado primario y secundario del transformador. El flujo alterno establecido en el núcleo cuando se vincula a las vueltas del devanado primario y secundario induce un voltaje llamado EMF.
La FEM inducida en el devanado del transformador depende del número de vueltas y de la tasa de cambio del flujo. La FEM inducida entre el primario y el secundario siempre se opone al voltaje aplicado.
De acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday, si el flujo alterno se une a una bobina, se induce voltaje en la bobina. El voltaje inducido en el devanado primario y secundario del transformador es el siguiente. El valor RMS de la FEM inducida secundaria y la FEM inducida primaria se puede calcular utilizando la ley de inducción electromagnética de Faraday.
Dónde,
El signo menos muestra que el voltaje inducido en el primario y el secundario se opone al voltaje aplicado.
Derivación de la Ecuación EMF del Transformador
La derivación de la ecuación EMF del transformador se puede derivar calculando la tasa de cambio del flujo en el núcleo del transformador. El flujo establecido en el núcleo es sinusoidal.
El flujo en el núcleo cambia de + Фmetro a -Фmetro en 1/2f segundos.
El voltaje inducido en el primario es
El flujo inducido en el primario se debe al voltaje sinusoidal aplicado al primario, por lo que el flujo también varía de manera sinusoidal. El valor instantáneo del flujo en el transformador es;
Poniendo el valor del flujo en la ecuación (1)
El valor máximo de tensión inducida en el primario es
El valor de la raíz cuadrada media (RMS) del voltaje inducido en el primario
Poner el valor Ep(max) en la ecuación (4)
De manera similar, el valor de la raíz cuadrada media (RMS) del voltaje inducido en el secundario es ;
La ecuación general EMF del transformador es;
Relación de transformación de voltaje del transformador
La relación entre las vueltas secundarias y las vueltas primarias se conoce como relación de transformación de voltaje del transformador y se denota con la letra ‘K’.
Dividiendo la ecuación (6) por la ecuación (5)
Si las espiras del secundario son más que las espiras del primario, la tensión del secundario será mayor que la del primario y la relación de espiras (K) es mayor que 1. El transformador que tiene una relación de transformación de tensión superior a 1 se denomina transformador escalonado. transformador ascendente.
Si la relación de transformación de tensión (K) es inferior a 1, el transformador se denomina transformador reductor.
La MMF de magnetización es insignificante cuando fluye una corriente sustancial en el devanado primario y secundario del transformador. El MMF total del MMF primario y secundario es igual al MMF de magnetización. El transformador es una máquina de flujo constante siempre que el voltaje y la frecuencia permanezcan constantes.
Cuando el transformador está sustancialmente cargado, se puede despreciar la MMF de magnetización.
El signo negativo muestra que la corriente en el devanado primario y secundario están en dirección opuesta con respecto a la corriente de magnetización. El signo menos se puede eliminar para el cálculo de la relación de transformación del transformador.
De las ecuaciones (7) y (8)
Aquí, K es la relación de transformación de voltaje del transformador.
La ecuación de relación de transformación de voltaje (9) del transformador es verdadera si el flujo en el núcleo del transformador es constante. El flujo en el transformador cambia si el voltaje de suministro o la frecuencia se desvían de su valor diseñado.
Relación de transformación del transformador
La relación de vueltas primarias (Np) a secundarias (Ns) del transformador se conoce como relación de vueltas del transformador o TTR. Se denota con la letra ‘a’.
Ahora, podemos escribir las ecuaciones de transformación de voltaje y relación de giro como;
Problemas resueltos de la ecuación EMF del transformador
Un transformador de dos devanados tiene un devanado primario de 300 vueltas y un devanado secundario de 10 vueltas. El devanado primario está conectado a un sistema de alimentación de 3300 V. Calcular-
- El voltaje secundario sin carga
- Corriente primaria cuando la carga de 100 amperios está conectada a la secundaria
- Potencia aparente que fluye en el circuito primario y secundario
- ¿Relación de vueltas y relación de transformación de voltaje del transformador?
Primera ley del transformador:
El voltaje secundario sin carga:
El voltaje secundario sin carga = 110 Voltios
Segunda ley del transformador:
Corriente primaria cuando la carga de 100 amperios está conectada a la secundaria
Corriente primaria = 3,33 amperios
Potencia aparente en el circuito primario
Potencia aparente en el circuito secundario
Relación de transformación del transformador (TTR)
Relación de transformación de tensión del transformador
- Diferencia entre transformadores de alto, medio y bajo voltaje
- ¿Por qué el núcleo de un transformador de potencia está conectado a tierra?
- Diferencia entre corriente sin carga, de excitación y de fuga en el transformador
- ¿Cuál es la desventaja de una gran corriente de excitación en un transformador?
- ¿Cuál es la clase de aislamiento del aceite de transformador?
- ¿Por qué el transformador no funciona con suministro de CC?
- ¿Por qué el devanado de BT se coloca al lado del núcleo?
- Clasificación del transformador
- Conexión delta abierta del transformador
Error 403 The request cannot be completed because you have exceeded your quota. : quotaExceeded