Propiedades físicas de los transformadores.

Sobre el núcleo

Considere un inductor y el campo magnético que genera:

crea bucles alrededor de los devanados, con una dirección dada por la dirección de la corriente (ver ley de Ampère).

Si coloca dos inductores uno cerca del otro, el campo cambiante ^{(Credits to Curd)} generado por uno inducirá (perdón por el juego de palabras) una corriente en el otro, con la proporción dada por el número de bobinados (debido a la ley de Faraday de inducción ). Pero este acoplamiento estará limitado a la parte del campo que cae en la zona del segundo inductor, que puede ser o no una parte limitada del total.

Usando un núcleo, fuerza el flujo magnético sobre un camino cerrado, y la mayor parte seguirá ese camino:

Esto se traduce en una mayor eficiencia del acoplamiento, ya que casi todo el campo magnético es inducido en el secundario, a diferencia del caso anterior.

¿Qué pasa con dos cables?

Si tiene un solo cable ideal, también genera un campo magnético, nuevamente descrito por la ley de Ampère:

Dado que este campo se distribuye por todo el cable, será mucho más débil que usar devanados, porque estos tienen el efecto de concentrar este campo en el espacio interior (donde está el núcleo).

En cuanto a los inductores, la distancia reduce la parte del campo magnético que comparten los cables y, con ello, la potencia transferida. Tenga en cuenta que con el núcleo, en el caso ideal en el que todo el flujo se transporta, la distancia no importa, ya que todo el flujo está en el núcleo.

Sin núcleo, la distancia disminuye la inductancia de acoplamiento y aumenta la inductancia de fuga. En el caso límite de dos cables muy separados, cada uno tiene solo su inductancia inherente, que es toda inductancia de fuga si los ve juntos como un transformador.

En un transformador perfecto, la inductancia de fuga es cero. Si colocara una resistencia en el secundario, el primario parecería ser solo esa resistencia dividida por el cuadrado de la relación de vueltas. Por ejemplo, si tuviera un transformador 1:2 perfecto y pusiera 1 kΩ en el secundario, el primario se vería como una resistencia de 250 Ω y nada más.

A medida que disminuye el acoplamiento, por ejemplo, al aumentar la distancia, una mayor parte de la impedancia del primario proviene de la inductancia de fuga y el componente en serie que es la resistencia a través del secundario reflejada en el primario se vuelve cada vez menos. Eventualmente, sin acoplamiento, solo tiene la inductancia de fuga, que es la primaria que actúa como un inductor independiente.

Imagina 2 mangueras de agua.

Uno con agua señaló a otra manguera para recoger el agua.

Sin un acoplamiento eficiente, tiene una manguera con fugas y no se transfiere ninguna. En ese caso, la impedancia primaria es solo la de la manguera primaria.

Sabiendo que usted es un estudiante de ingeniería con una imaginación brillante y sabe cómo se acumulan las limaduras de hierro alrededor de un cable para mostrar el flujo magnético, necesita usar acero de hierro laminado para acoplar la potencia de baja frecuencia de alta potencia al cable secundario, o un cerámico Núcleo de ferrita para frecuencias más altas que tienen un tamaño más pequeño y menos pérdidas que el hierro. Cuanto mayor sea la F, menor será la permeabilidad que se puede utilizar para convertirse en baja pérdida.

Pero 50/60 Hz puede usar mangueras grandes y gruesas o núcleos comunes magnéticos de alta µ para unir los cables secundarios primarios.

Hay muchas formas y tamaños dependiendo de si necesita una manguera contra incendios, una manguera de jardín o una manguera de alcantarillado.

Pero si tienes una pistola de soldar, tienes un transformador con muchas vueltas primarias y solo una vuelta secundaria que calentará la punta de cobre pesado lo suficiente como para derretir la soldadura en un segundo.

Ahora bien, si esta analogía no está clara, podrías ser un programador. ;)

De las fórmulas y tablas de trabajo de cálculos de inductancia de Grover , página 31, la inductancia mutua (acoplamiento) entre dos filamentos rectos paralelos iguales es

$M=0.002l \left[log_e\left(\frac{l}{d} + \sqrt{1 + \frac{l^2}{d^2}} \right)- \sqrt{1+\frac{d^2}{l^2}} + \frac{d}{l}\right]$

$l$es la longitud del cable y$d$es la distancia entre los alambres.

En esta expresión las dimensiones$l$y$d$son centímetros y la inductancia es microhenrys.