Transformador ideal-Propiedades, Diagrama fasorial, Trabajo

En el apasionante mundo de la ingeniería eléctrica, el transformador ideal es una pieza fundamental. Su perfecta eficiencia y versatilidad lo convierten en una herramienta invaluable para la transmisión y distribución de energía eléctrica. En este artículo, exploraremos las propiedades únicas de este dispositivo, así como su diagrama fasorial y el fascinante trabajo que desempeña en la automatización de nuestras vidas. ¡Sumérgete en el fascinante mundo del transformador ideal y descubre cómo optimiza la energía eléctrica para nuestro beneficio!

¿Qué es un Transformador Ideal?

Un transformador que está libre de todas las pérdidas se llama transformador ideal. Tiene cero pérdida de cobre, cero pérdida de hierro y por lo tanto 100% eficiente. En un transformador ideal, la potencia de salida es igual a la potencia de entrada en un transformador ideal. Un transformador ideal no puede existir en condiciones reales.

El transformador tiene dos devanados: devanado primario y secundario. El devanado tiene resistencia y la reactancia. Por lo tanto, las pérdidas ocurren en un transformador práctico. Sin embargo, un transformador ideal tiene pérdidas cero y una eficiencia del 100 %, lo cual es una condición completamente hipotética.
El circuito equivalente de un transformador práctico es el siguiente.
Transformador ideal-Propiedades, Diagrama fasorial, Trabajo

La resistencia y la reactancia del devanado deben ser las mínimas posibles para tener bajas pérdidas de potencia. Sin embargo, es solo imaginario que el devanado tenga cero resistencia y reactancia.

Propiedades de un Transformador Ideal

Las propiedades de un transformador ideal son las siguientes.

  • Cero pérdida de cobre – La pérdida de cobre de un transformador ideal es cero porque la resistencia de los devanados del primario y el secundario es cero. Esto significa que ambos devanados tienen resistencia cero y, por lo tanto, la pérdida de cobre I2r es cero
  • Flujo de fuga cero – El flujo de fuga es parte del flujo principal que no se conecta al devanado secundario del transformador. En un transformador ideal, suponemos que todo el flujo producido en los enlaces primarios al secundario y, por lo tanto, todo el flujo producido en los enlaces primarios al devanado primario y secundario. En un transformador ideal, el flujo principal está restringido solo en el núcleo y no hay fugas de flujo.
  • Cero pérdida de hierro – Se supone que un transformador ideal tiene un núcleo de permeabilidad infinita y resistencia infinita. Por lo tanto, ninguna pérdida de carga es cero.
  • Baja corriente de magnetización- Un transformador ideal consume una corriente muy baja para establecer el flujo magnético en el núcleo. Un transformador ideal tiene un núcleo de permeabilidad infinita.
  • Regulación de voltaje cero %- No hay variación en el voltaje de salida secundario con corriente de cero a corriente secundaria a plena carga. Por lo tanto, un transformador ideal tiene una regulación de voltaje de cero %.
  • 100% de eficiencia – Si un transformador cumple los tres criterios anteriores, las pérdidas: corriente de Foucault, histéresis y pérdida de cobre son cero y el transformador entrega una potencia de salida igual a la potencia de entrada, y la eficiencia del transformador es del 100 %. Sin embargo, esta es una condición hipotética y el transformador o cualquier equipo no puede ser 100 % eficiente.

Por lo tanto, podemos definir un transformador ideal como un transformador que no tiene pérdidas de cobre, ni pérdidas de hierro y, por lo tanto, 100 % eficiente.

Circuito equivalente de transformador ideal

El circuito equivalente de un transformador ideal es el siguiente.

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Un transformador ideal tiene el siguiente valor de cantidades.

  • Resistencia primaria – R1=0
  • Reactancia primaria – X1 =0
  • Reactancia magnetizante – X0 inductivo puro
  • Componente de pérdida de núcleo -R0 =∞ [ Core loss- Iw2R= 0 , because Iw =0 ]
  • Resistencia secundaria – R2=0
  • Reactancia secundaria – X2 =0

Principio de funcionamiento del transformador ideal

Podemos volver a dibujar el diagrama de circuito equivalente de un transformador ideal tomando todas las cantidades de transformadores como se mencionó anteriormente para un transformador ideal.

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Cuando alimentamos el suministro de CA V1 al primario de un transformador, el devanado primario induce de vuelta EMF E1. En un transformador ideal la magnitud de E1 es igual al voltaje aplicado V1 porque el transformador tiene cero resistencia de devanado y reactancia de fuga. El voltaje alterno hace que la corriente alterna fluya en el primario. La tasa de cambio de la corriente causa la producción de flujo magnético. El flujo de flujo magnético en el núcleo y se vincula con el secundario. El voltaje inducido en el devanado primario y secundario depende de;
  • Número de vueltas en el primario y secundario
  • Frecuencia de la tensión de alimentación
  • Tasa de cambio de flujo
El voltaje inducido en el devanado primario es;
mi1 =4,44N1 fmetro ————–(1)
El voltaje inducido en el devanado primario es;
mi2 =4,44N2 fmetro ————-(2)
mi2 /MI1 = norte2 /NORTE1 —————–(3)

Dónde,
mi1 = FEM inducida en el devanado primario
mi2 = FEM inducida en el devanado secundario
norte1 = Número de vueltas en el devanado primario
norte2 = Número de vueltas en el devanado secundario
f = frecuencia
Фmetro = flujo en el núcleo

Ecuaciones de Transformadores Ideales

Las pérdidas en un transformador ideal son cero. Por lo tanto, la potencia de entrada es igual a la potencia de salida.

Potencia de entrada = Potencia de salida

PAG1 = PAG2
mi1 I1 Porque Ф = E2 I2 Porque Ф
mi1 I1 = mi2 I2
mi2 /MI1 = yo1 / I2 ———–(4)

De la ecuación (3) y (4)

mi2 /MI1 = yo1 / I2 = norte2 /NORTE1 ——-(5)

Diagrama fasorial del transformador ideal

Cuando aplicamos voltaje V1 al primario, el EMF posterior (mi1) inducido a través del primario que se opone al voltaje primario. La magnitud de E1 es igual a V1 y polaridad de E1 es solo 180 grados opuesto a V1. La espalda EMF E1 oponerse al voltaje aplicado. El diagrama fasorial de V1 y mi1 se da a continuación.

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El transformador consume más corriente en el momento de encenderlo porque la FEM inducida en el primario es cero.

El transformador extrae corriente de magnetización para establecer un campo magnético en el núcleo del transformador. La corriente de magnetización tiene un retraso de 90 grados con respecto al voltaje aplicado. Esta corriente se llama corriente de magnetización. Im . El diagrama fasorial de V1 y Im se da a continuación.

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La corriente magnetizante alterna establece el flujo alterno en el núcleo, y el flujo producido es proporcional a la magnitud de la corriente magnetizante y está en fase con la corriente. El flujo producido en el primario se vincula al secundario e induce mi2 Voltaje. El voltaje inducido mi2 en el secundario es igual al voltaje de salida V2 de la secundaria. El diagrama fasorial de V1mi1mi2 y Im se da a continuación.

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