El transformador le permite aumentar el voltaje debido a una pérdida en la intensidad de la corriente, o viceversa. En todos los casos, se aplica la ley de conservación de la energía, pero una parte inevitablemente se convierte en calor. Por lo tanto, la eficiencia del transformador, aunque generalmente cercana a la unidad, es menor que ella.
Instrucciones
Paso 1
El transformador se basa en un fenómeno llamado inducción electromagnética. Cuando un conductor se expone a un campo magnético cambiante, surge un voltaje en los extremos de este conductor, que corresponde a la primera derivada del cambio en este campo. Por lo tanto, cuando el campo es constante, no surge voltaje en los extremos del conductor. Este voltaje es muy pequeño, pero se puede aumentar. Para hacer esto, en lugar de un conductor recto, es suficiente usar una bobina que consta del número deseado de vueltas. Dado que las espiras están conectadas en serie, se suman los voltajes a través de ellas. Por lo tanto, en igualdad de condiciones, la tensión será mayor que una sola vuelta o un conductor recto en el número de veces correspondiente al número de vueltas.
Paso 2
Puede crear un campo magnético alterno de diferentes formas. Por ejemplo, girar un imán junto a la bobina creará un generador. En el transformador, para esto, se usa otro devanado, llamado devanado primario, y se le aplica un voltaje de una forma u otra. Surge un voltaje en el devanado secundario, cuya forma corresponde a la primera derivada de la forma de onda de voltaje en el devanado primario. Si el voltaje en el devanado primario cambia de manera sinusoidal, en el secundario cambiará de manera cosenoidal. La relación de transformación (que no debe confundirse con la eficiencia) corresponde a la relación del número de vueltas de los devanados. Puede ser menos o más de uno. En el primer caso, el transformador será reductor, en el segundo, elevador. El número de vueltas por voltio (el llamado "número de vueltas por voltio") es el mismo para todos los devanados del transformador. Para los transformadores de frecuencia de potencia, es al menos 10; de lo contrario, la eficiencia cae y aumenta el calentamiento.
Paso 3
La permeabilidad magnética del aire es muy baja, por lo tanto, los transformadores sin núcleo se usan solo cuando operan a frecuencias muy altas. En los transformadores de frecuencia industriales se han utilizado núcleos hechos de placas de acero recubiertas con una capa dieléctrica. Debido a esto, las placas están eléctricamente aisladas entre sí y no se producen corrientes parásitas, lo que puede reducir la eficiencia y aumentar el calentamiento. En los transformadores de fuentes de alimentación conmutadas que funcionan a frecuencias aumentadas, dichos núcleos no son aplicables, ya que pueden producirse corrientes parásitas significativas en cada placa individual y la permeabilidad magnética es excesiva. Aquí se utilizan núcleos de ferrita: dieléctricos con propiedades magnéticas.
Paso 4
Las pérdidas en el transformador, que reducen su eficiencia, surgen por la emisión de un campo electromagnético alterno por parte del mismo, pequeñas corrientes parásitas que aún surgen en el núcleo a pesar de las medidas tomadas para suprimirlas, así como la presencia de resistencias activas en el bobinados. Todos estos factores, excepto el primero, provocan el calentamiento del transformador. La resistencia activa del devanado debe ser insignificante en comparación con la resistencia interna de la fuente de alimentación o la carga. Por lo tanto, cuanto mayor sea la corriente a través del devanado y menor sea el voltaje a través de él, más grueso se utilizará el cable para ello.
