¿Existe una frecuencia límite para los transformadores debido al tiempo requerido para establecer el campo magnético?

Me preguntaba si había alguna frecuencia superior en la que un campo no se formaría completamente en un transformador y la salida se recortaría.

Respuestas (1)

Algunas cosas a considerar:

  1. Efecto pelicular: a frecuencias muy altas, los conductores de su transformador se vuelven cada vez más con pérdidas (porque la corriente termina fluyendo solo en la superficie, no en todo el conductor).
  2. Pérdidas en el núcleo: el material del núcleo en el transformador (necesario para mejorar el acoplamiento) introduce algunas pérdidas que normalmente aumentan con la frecuencia (p. ej., pérdida por corrientes de Foucault). Algunos transformadores de alta frecuencia utilizan ferrita (un material ferromagnético no conductor) que intentan ofrecer "lo mejor de ambos mundos".
  3. A una frecuencia suficientemente alta, los átomos del núcleo no tienen tiempo de alinearse con el campo magnético, lo que significa que habrá cierto retraso en el "establecimiento del campo magnético" en un transformador con núcleo.
  4. En un transformador con núcleo de aire, hay un punto donde el campo magnético se retrasa debido a los efectos de transmisión (la corriente en la bobina emite una onda electromagnética). Cuando la escala del diámetro se vuelve grande en comparación con el (un cuarto) de longitud de onda en la frecuencia de interés, la eficiencia de acoplamiento disminuye (porque habrá campos magnéticos de signos opuestos en diferentes partes del núcleo)

En resumen, sí, los transformadores se "cortan" a altas frecuencias. Existen algunas técnicas para extender el rango de frecuencia, pero debe tener cuidado para obtener una transferencia de señal decente y pérdidas bajas a alta frecuencia. Estas precauciones se relacionan principalmente con la geometría, el material del núcleo y la elección del conductor.

Además, es un inductor, que limitará la tasa de cambio de la corriente.
@JonCuster si ejecuta una corriente a través del secundario, esto reduce la inductancia aparente del primario (porque la corriente en el secundario se opone al cambio en el campo, y es el cambio en el campo el que se opone a la corriente en el primario). De esa manera, un transformador cargado es diferente a un inductor "puro". En el caso sin carga, la corriente cae con la frecuencia (a voltaje constante), pero la tasa de cambio del flujo no, por lo que el voltaje inducido en el secundario no cambia.
Ciertamente, también se puede usar un transformador para igualar la impedancia (como baluns para antenas). El caso de uso real y las impedancias del circuito tienen un efecto.
¿Existe una frecuencia límite para los transformadores debido al tiempo requerido para establecer el campo magnético?
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