El dispositivo y el principio de funcionamiento del transformador.
Para convertir un voltaje eléctrico de una magnitud a un voltaje eléctrico de otra magnitud, es decir, para convertir energía eléctrica, utilice transformadores electricos.
Un transformador solo puede convertir corriente alterna en corriente alterna, por lo tanto, para obtener corriente continua, la corriente alterna del transformador se rectifica si es necesario. Para ello sirven rectificadores.
De una forma u otra, todo transformador (ya sea de tensión, de corriente o de impulsos) funciona debido al fenómeno de la inducción electromagnética, que se manifiesta en todo su esplendor precisamente con la corriente alterna o de impulsos.
dispositivo transformador
En su forma más simple, un transformador monofásico consta de solo tres partes principales: un núcleo ferromagnético (circuito magnético), así como devanados primarios y secundarios. En principio, un transformador puede tener más de dos devanados, pero al menos dos de ellos. En algunos casos, la función del devanado secundario puede ser realizada por parte de las vueltas del devanado primario (ver Fig. tipos de transformadores), pero tales soluciones son bastante raras en comparación con las habituales.
La parte principal del transformador es un núcleo ferromagnético. Cuando el transformador está funcionando, el campo magnético cambiante está dentro del núcleo ferromagnético. La fuente del campo magnético cambiante en el transformador es la corriente alterna del devanado primario.
Tensión del devanado secundario del transformador
Se sabe que toda corriente eléctrica va acompañada de un campo magnético; en consecuencia, una corriente alterna va acompañada de un campo magnético alterno (que cambia en magnitud y dirección).
Por lo tanto, al suministrar corriente alterna al devanado primario del transformador, obtenemos un campo magnético cambiante de la corriente del devanado primario. Y así el campo magnético se concentra principalmente en el núcleo del transformador, este núcleo está hecho de un material con alta permeabilidad magnética, miles de veces mayor que la del aire, por lo que la mayor parte del flujo magnético del devanado primario será cerrado exactamente dentro del núcleo, no a través del aire.
Por lo tanto, el campo magnético alterno del devanado primario se concentra en el volumen del núcleo del transformador, que está hecho de acero, ferrita u otro material adecuado, dependiendo de la frecuencia de operación y el propósito de un transformador en particular.
El devanado secundario del transformador se encuentra en un núcleo común con su devanado primario. Por lo tanto, el campo magnético alterno del devanado primario también penetra en las espiras del devanado secundario.
A fenómeno de la inducción electromagnética simplemente radica en el hecho de que un campo magnético variable en el tiempo provoca un campo eléctrico cambiante en el espacio que lo rodea. Y dado que hay un segundo cable de bobina en este espacio alrededor del campo magnético cambiante, el campo eléctrico alterno inducido actúa sobre los portadores de carga dentro de este cable.
Esta acción de campo eléctrico provoca un EMF con cada vuelta de la bobina secundaria. Como resultado, aparece un voltaje eléctrico alterno entre los terminales del devanado secundario. Cuando el devanado secundario del transformador conectado no está cargado, el transformador está vacío.
Funcionamiento del transformador bajo carga.
Si una determinada carga se conecta al devanado secundario de un transformador en funcionamiento, surge una corriente a través de la carga en todo el circuito secundario del transformador.
Esta corriente genera su propio campo magnético que, según la ley de Lenz, tiene una dirección tal que se opone a la "causa que la provoca". Esto quiere decir que el campo magnético de la corriente del devanado secundario en cualquier instante de tiempo tiende a reducir el campo magnético creciente del devanado primario o tiende a apoyar el campo magnético del devanado primario cuando decrece, siempre apunta al campo magnético. campo de la bobina primaria.
Por lo tanto, cuando se carga el devanado secundario del transformador, se produce una EMF inversa en su devanado primario, lo que obliga al devanado primario del transformador a extraer más corriente de la red de suministro.
factor de transformación
La relación de vueltas de los devanados primario N1 y secundario N2 de un transformador determina la relación entre sus voltajes de entrada U1 y salida U2 y las corrientes de entrada I1 y salida I2 cuando el transformador está operando bajo carga. Esta relación se llama relación de transformación del transformador:
El factor de transformación es mayor que uno si se reduce el transformador y menor que uno si se eleva el transformador.
Transformador de voltage
Un transformador de voltaje es un tipo de transformador reductor diseñado para aislar galvánicamente los circuitos de alto voltaje de los circuitos de bajo voltaje.
Por lo general, cuando se trata de alto voltaje, significan 6 kilovoltios o más (en el devanado primario del transformador de voltaje), y bajo voltaje significa valores del orden de 100 voltios (en el devanado secundario).
Tal transformador se usa, por regla general, con fines de medición… Reduce, por ejemplo, el alto voltaje de la línea de alimentación a un bajo voltaje conveniente para la medición, al mismo tiempo que puede aislar galvánicamente los circuitos de medición, protección y control del circuito de alto voltaje. Este tipo de transformadores suelen operar en modo inactivo.
Básicamente, cualquier cosa puede llamarse transformador de voltaje. transformadorutilizado para convertir la energía eléctrica.
Transformador de corriente
En un transformador de corriente, el devanado primario, que generalmente consta de una sola vuelta, está conectado en serie con el circuito fuente de corriente. Este giro puede ser una sección del cable del circuito donde se necesita medir la corriente.
El cable simplemente se pasa a través de la ventana del núcleo del transformador y se convierte en esta única vuelta, la vuelta del devanado primario. Su devanado secundario, que tiene muchas vueltas, está conectado a un dispositivo de medición que tiene una resistencia interna baja.
Los transformadores de este tipo se utilizan para medir valores de corriente alterna en circuitos de potencia. Aquí, la corriente y el voltaje del devanado secundario son proporcionales a la corriente medida del devanado primario (circuito de corriente).
Los transformadores de corriente se utilizan ampliamente en dispositivos de protección de relés para sistemas de potencia, por lo que tienen una alta precisión. Hacen que las mediciones sean seguras, ya que aíslan galvánicamente de manera confiable el circuito de medición del circuito primario (generalmente alto voltaje, decenas y cientos de kilovoltios).
Transformador de pulso
Este transformador está diseñado para convertir una forma de pulso de corriente (voltaje). Pulsos cortos, generalmente rectangulares, aplicados a su devanado primario hacen que el transformador trabaje prácticamente en condiciones transitorias.
Dichos transformadores se utilizan en convertidores de voltaje de pulso y otros dispositivos de pulso, así como en transformadores diferenciadores.
El uso de transformadores de pulsos permite reducir el peso y el costo de los dispositivos en los que se utilizan, simplemente por la mayor frecuencia de conversión (decenas y centenas de kilohercios) en comparación con los transformadores de red que funcionan a una frecuencia de 50-60 Hz. Los pulsos rectangulares, cuyo tiempo de subida es mucho menor que la duración del pulso en sí, generalmente se transforman con baja distorsión.