Investigación De Analisis.

Transformador con núcleo de aire.

En la figura se muestra un transformador con núcleo de aire, que son dos solenoides superpuestos.

Los transformadores de aire de núcleo están diseñados para transportar corrientes de radiofrecuencia. Un ejemplo es la energía de corriente eléctrica que se utiliza para cumplir la transmisión por radio.

La energía también se transporta de un circuito a otro con transformadores de núcleo de aire. Con éstos, dos bobinas de cable de alambre, denominadas bobinados, están envueltas en algún tipo de sustancia núcleo. En la mayoría de los casos, las bobinas de alambre están enrolladas en una estructura rectangular, como de cartón, cuya sustancia núcleo es, de hecho, de aire. Así, el transformador se lo conoce como transformador de núcleo de aire. Además, con los transformadores de núcleo de aire, "toda" la corriente (energía eléctrica) se considera electrizante y la corriente estimula o induce una tensión secundaria comparable a una inductancia mutua o estimulación compartida de energía transportada. Un transformador de núcleo de aire en funcionamiento puede crearse fácilmente al simplemente colocar los bobinados muy cerca uno del otro. Con muchos transformadores de núcleo de aire, las bobinas se colocan en una sustancia núcleo creada con material que posee una permeabilidad magnética superior. Este material altamente magnético dentro de la sustancia del núcleo hace que el campo magnético, que temprano induce la corriente eléctrica, se vuelva mucho más intenso y, por lo tanto, aumente la efectividad del transformador de núcleo de aire. Como resultado, no hay pérdidas de potencia y la relación de tensión primaria a voltaje secundario es idéntica a la relación entre el número de vueltas en la bobina primaria y el número de vueltas de la bobina secundaria.

Si L=30 [cm], A=4[cm^2], N1=100[vueltas), N2=200[vueltas] y la corriente varia como se muestra en la figura, determine la fem inducida en el solenoide 2 para los tres intervalos de tiempo.

Al sustituir valores en las expresiones se tiene la gráfica de la fem en el secundario.

Transformador ideal.

Un transformador ideal es un artefacto sin pérdidas, con una bobina de entrada y una bobina de salida. Las relaciones entre los voltajes de entrada y de salida, y entre la corriente de entrada y de salida, se establece mediante dos ecuaciones sencillas. La figura (a) muestra un transformador ideal.

En la figura (b) se muestran los símbolos esquemáticos de un transformador ideal.

En el transformador que se muestra en la figura 1 tiene NP espiras de alambre sobre su lado primario y NS de espiras de alambre en su lado secundario. La relación entre el voltaje VP(t) aplicado al lado primario del transformador y el voltaje VS(t) inducido sobre su lado secundario es:

VP(t) / VS(t) = NP / NS = a

En donde a se define como la relación de espiras del transformador:

a = NP / NS

La relación entre la corriente ip(t) que fluye en el lado primario del transformador y la corriente is(t) que fluye hacia fuera del lado secundario del transformador es:

NP * iP(t) = NS * iS(t)

iP(t) / iS(t) = 1 / a

En términos de cantidades fasoriales, estas ecuaciones son:

VP / VS = a

IP / IS = 1 / a

Nótese que el ángulo de la fase de VP es el mismo que el ángulo de VS y la fase del ángulo IP es la misma que la fase del ángulo de IS. La relación de espiras del transformador ideal afecta las magnitudes de los voltajes y corrientes, pero no sus ángulos.

Las ecuaciones anteriores describen la relación entre las magnitudes y los ángulos de los voltajes y las corrientes sobre los lados primarios y secundarios del transformador, pero dejan una pregunta sin respuesta: dado que el voltaje del circuito primario es positivo en un extremo específico de la espira, ¿cuál sería la polaridad del voltaje del circuito secundario? En los transformadores reales sería posible decir la polaridad secundaria, solo si el transformador estuviera abierto y sus bobinas examinadas. Para evitar esto, los transformadores usan la convección de puntos. Los puntos que aparecen en un extremo de cada bobina en la figura1 muestran la polaridad del voltaje y la corriente sobre el lado secundario del transformador. La relación es como sigue:

1.- Si el voltaje primario es positivo en el extremo punteado de la bobina

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