2. TRANSFERENCIA DE POTENCIA O ENERGÍA
Para poder entender como funciona un transformador, un motor
eléctrico u otro dispositivo o máquina eléctrica basada en bobinas, se
hace necesario explicar como se produce el fenómeno de inducción
eléctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de
potencia o energía.
3. VOLTAJE EN UNA BOBINA SIMPLE
En el dibujo podemos observar una bobina de N vueltas con un
núcleo de aire, alimentada con una fuente de alimentación Eg de
corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y, como tal,
absorbe una intensidad Im. Si la resistencia de la bobina es
mínima, tenemos que la siguiente ecuación: Im=Eg/Xm , donde
Xm representa la reactancia de la bobina.
4. LA INTENSIDAD vs TENSIÓN
La intensidad Im se encuentra desfasada
90° respecto a la tensión Eg, mientras que
el flujo Φ, se encuentra en sintonía con la
intensidad. Esto es algo que ocurre en
todos los circuitos inductivos.
La intensidad Im al paso por la bobina,
crea una fuerza magnetomotriz o líneas de
fuerzas electromotices que, a su vez,
generan un flujo Φ.
5. E=Eg=4,44*f*N*Φmax
Donde f representa la frecuencia; N el
número de vueltas de la bobina; y el
4,44 es una constante cuyo valor exacto
(para los sibaritas) es= 2*Π/√2.
6. NUCLEO DE HIERRO
Sin embargo, si introducimos un núcleo de hierro en el interior de
la bobina, las condiciones cambian,
7. NUCLEO DE HIERRO
En esta nueva situación, si la tensión Eg
se mantiene constante, el flujo Φmax se
matendrá constante y, por tanto, Eg=E.
Hasta aquí no hay una diferencia entre
núcleo de aire y el núcleo de hierro. Pero
lo que si que cambia, significativamente,
es la Im. Con un núcleo de hierro, la Im
disminuye o es más baja. Y esto sucede,
porque se necesita una fuerza
magnetomotriz mucho menor para producir
el mismo flujo Φmax
8. TRANSFORMADOR BÁSICO
Alimentación de tensión o corriente alterna Eg, dos bobinas (una
llamada primaria y la otra llamada secundaria, con N vueltas o
espiras, una tensión inducida en la bobina secundaria que
denominamos E2, un flujo total ΦT que es la suma de dos flujos: el
flujo mutuo Φm1 que corresponde al flujo que acopla magnéticamente
a las dos bobinas más el flujo Φf1 que incide únicamente en la bobina
primaria. La tensión E1 continua siendo igual a la tensión Eg.
9. VARIACIÓN DEL FLUJO
El flujo Φm1 enlaza con su campo magnético las dos
bobinas generando de esta forma una tensión E2. El
flujo Φf1 solamente incide sobre las espiras de la bobina
primaria y la podemos denominar como flujo de
dispersión. El flujo ΦT es el flujo total, es decir la suma
de los otros dos flujos. En el caso que las bobinas estén
muy separadas, el flujo Φm1 es muy reducido y
estaremos hablando de un acoplamiento de bobinas
débil. Sin embargo, si juntamos las dos bobinas, el flujo
Φm1 aumenta respecto al flujo ΦT y habremos
conseguido un acoplamiento entre bobinas óptimo. Esta
es la razón, por el cual, en la mayoría de los
transformadores industriales se realizan los devanados
de las bobinas uno encima del otro, para conseguir
mejorar el acoplamiento.
10. COEFICIENTE DE ACOPLAMIENTO K
El coeficiente de acoplamiento. El
acoplamiento entre las bobinas primaria
y secundaria es una medida física y, por
lo tanto, se puede calcular. El calculo se
realiza con la siguiente ecuación:
K=Φm1/ΦT ;en donde K es el
coeficiente y no tiene unidades.
