¿Por qué un transformador no es un cortocircuito?

Como los transformadores se suelen utilizar con CA en lugar de con CC, existe lo que se conoce como inductancia . $L$, que es una propiedad de un conductor para "resistir" los cambios en la corriente que circula por él debido a los campos magnéticos inducidos por esa corriente (autoinducción).

El campo magnético está "resistiendo" debido al hecho de que el campo magnético alterno a su vez está tratando de inducir corriente en la dirección opuesta. Entonces, cuando hablamos de CA, es una corriente alterna, es decir, en constante cambio, que será resistida por dicho conductor.

La cantidad de campo magnético creado por un conductor es relativa a la densidad de los devanados del conductor, por lo que una bobina con muchos devanados creará un campo magnético más fuerte, que a su vez resistirá más los cambios.

En el caso del transformador, hay una bobina adicional que "comparte" el campo magnético con el primario, por lo que el campo magnético también intenta inducir una corriente en esta bobina secundaria. Pero cuando está abierto, o conectado a una carga, es "difícil" inducir mucha corriente allí, por lo que también "resiste" más en la bobina primaria. Esto es más o menos de la comprensión intuitiva. Si quieres algo de matemáticas, puedes encontrarlo fácilmente.

La respuesta es la reactancia, que es una forma de impedancia, y se mide en ohmios, que también es la unidad de medida de la resistencia. Está directamente relacionado con la inductancia y la frecuencia: 2·π·f·L (f=frecuencia de tensión, L=inductancia). A medida que aumenta la frecuencia y/o la inductancia, aumenta la reactancia de la bobina. Si piensa en la reactancia como resistencia (aunque técnicamente no lo es), verá que un aumento en la reactancia dará como resultado una corriente más baja (ley de Ohm: I = V/R).

Por ejemplo, DC tendrá una frecuencia de 0, lo que producirá una reactancia de 0, que básicamente será un cortocircuito con solo la resistencia del cable para limitar la corriente general. La inductancia por sí sola solo limita la tasa de cambio de la corriente, es la combinación de la inductancia con la frecuencia lo que limita la corriente máxima del devanado primario de un transformador con un secundario abierto. Tenga en cuenta también que una fuente de voltaje de CA con una frecuencia de 1 Hz se comportará de manera similar a la de CC, aunque la inductancia sigue siendo la misma.

Más vueltas de cable equivalen a más inductancia, lo que equivale a más reactancia, lo que da como resultado menos corriente (siempre que la frecuencia no sea cero). Una frecuencia más alta hace lo mismo.

Cualquier corriente que cambia con el tiempo crea un campo eléctrico auto-opuesto. Los inductores y transformadores son solo formas altamente concentradas de este fenómeno. Concentramos, luego magnificamos, este efecto en un espacio pequeño, por conveniencia.

Lo concentramos enrollando el alambre muchas veces en un pequeño espacio; y, a menudo, elegimos ampliarlo utilizando un material con alta permeabilidad (un material como el hierro, que estoy seguro de que sabes que es "magnético" o "ferromagnético"). El resultado final es un componente eléctrico en nuestro circuito que "resiste" la corriente que pasa a través de él.

Esa es una explicación de muy alto nivel.

Los transformadores no actúan tan cortos porque no son perfectos. En una palabra:

En primer lugar, el cable que se utiliza causa la pérdida de cobre debido al calentamiento de Joule en el cable.

En segundo lugar, el material que se utiliza en la estructura metálica que une ambos juegos de cables no tiene una permeabilidad infinita, por lo tanto, algunas líneas magnéticas se escapan de la estructura y afectan la eficiencia del transformador.

Finalmente, está el efecto de inductancia mutua que provoca cada bobina sobre la otra. Prácticamente, este efecto se descuida la mayor parte del tiempo porque la inductancia mutua obtuvo un valor enorme en comparación con los otros dos efectos.

Puede modelar estos efectos utilizando el modelo real - Circuito equivalente .

En muy breve desgana. Hace mucho tiempo leí mientras estaba en el politécnico. La corriente que pasa a través de la bobina produce un flujo que produce una corriente inversa desde el primero, por lo que tiene carga cero en la unión y luego ...

Creo que lo que está preguntando es por qué cuando dos fases diferentes se tocan, se cortan, pero cuando dos fases están conectadas a un transformador, no lo hacen. Es porque las bobinas crean resistencia que, al igual que su carga, determina la corriente; si las bobinas primarias se cortocircuitan entre sí, entonces la primaria se cortocircuitará.