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Transformador eléctrico

Circuitos equivalentes de un transformador

Transformador eléctrico


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Normalmente en los diseños y análisis donde se utilizan transformadores, es muy común utilizar las características de éste como si fuera transformador ideal. Esto significa que:

- No tiene pérdidas por calor
- No hay caídas de voltaje en los bobinados de los arrollados
- No hay capacitancias debido a los bobinados
- No hay pérdidas por histéresis en el núcleo, etc.

Lo anterior no siempre es conveniente y a veces es necesario tomar en cuenta estos parámetros. Para ésto se utilizan circuitos equivalentes del transformador.

Para transformadores de potencia o de audio

Circuito equivalente de un transformador real de potencia o audio - Electrónica Unicrom

Los valores son:
- Rp: es la resistencia del bobinado primario medida directamente con un multímetro.
- Rs: es la resistencia del bobinado secundario medida directamente con un multímetro.

En este caso el efecto piel se puede despreciar (el efecto piel causa que el valor de la resistencia se incremente dependiendo de las dimensiones del conductor)

Lp y Ls (los bobinados primario y secundario) se comportan como en un transformador ideal.

Esto significa que:
- Cualquier tensión que haya en el bobinado primario aparecerá en el secundario modificado en un factor 1/n.
- Cualquier corriente que haya en el bobinado secundario aparecerá en el secundario modificada en un factor n.
- Una impedancia a través de Ls se refleja en Lp multiplicada por un factor igual a 1/n2. (ver transformador ideal)

Donde n: es la razón de transformación o razón de vueltas entre los bobinados primario y secundario.

La resistencia Rh representa las pérdidas por histéresis en el núcleo. Usualmente es varias veces mayor en magnitud que la reactancia XLp. (reactancia del bobinado primario). Dependiendo de su magnitud se podría despreciar.

Para transformadores de vídeo y RF

Circuito equivalente de un transformador real de video o RF (radiofrecuencia)  - Electrónica Unicrom

En este caso el efecto piel no es despreciable y hace que los valores de Rs y Rp sea mayores que los valores de medición directa en los bobinados.

Se supone que son transformadores que no tienen un acoplamiento magnético perfecto debido a que tienen núcleo de aire o ferrita.

El subíndices k indica acoplamiento y el subíndice L fugas en las reactancias. Así:
- LP = LPL + LPk
- LS = LSL + LSk
- k = LPk / LP = LSk / LS

Valores de k (índice de acoplamiento) para transformadores con núcleo de aire:

- k = 0.95 : cuando el arrollamiento de los bobinados están juntos (dos cables arrollados juntos)
- k = 0.90: cuando el arrollamiento primario está sobre el arrollamiento secundario
- k = 0.35: cuando los arrollamiento están uno después del otro y su longitud es igual a la mitad del diámetro
- k = 0.10: cuando los arrollamiento están uno después del otro y su longitud es igual a 2 diámetros

CP y CS representan las capacitancias de los arrollamientos que van de 0.01 a 0.02 pF por vuelta.

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