Transformador ideal y real.

 El transformador es la máquina eléctrica más sencilla de construir, más eficiente y más usada hoy en día. Esta máquina está compuesta por dos devanados, uno que se llamará primario que se conectará a una fuente de corriente alterna y otro que se llamará secundario y se conecta a la fuente.

Un transformador puede entonces considerarse como un circuito magnético que tiene dos devanados uno por donde entra energía eléctrica (primario) y otro por donde sale (secundario). En resumen, un transformador es un aparato estático (por tal razón hay varios autores que no lo consideran máquina) de inducción electromagnética destinado a transformar niveles de corriente y tensión.

EL TRANSFORMADOR IDEAL.

El transformador ideal es aquella máquina eléctrica que cumple con las siguientes condiciones:

• La permeabilidad del núcleo es tan elevada que el flujo común está producido por una  despreciable. Y hay que recordar que una permeabilidad muy elevada equivale a una reluctancia del circuito magnético casi nula.
• Las resistencias de los devanados primario R1 y secundario R2 son nulas.
• Las pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo son despreciables.
• El flujo que se establece en el circuito magnético del núcleo atraviesa a ambos devanados por igual, o dicho de otra manera los flujos de dispersión son nulos.

Teniendo en cuenta lo anteriores se pueden establecer cuatro leyes de los transformadores ideales:

La relación entre las tensiones inducidas en el primario E₁ y secundario E₂ es igual a la relación del número de espiras en los devanados primarios N₁ y secundarios N₂.

La relación entre las corrientes del primario I₁ y secundario I₂ es igual a la inversa de la relación de transformación a.

Las impedancias conectadas al primario se ven reflejadas en el primario como

La potencia tomada del primario es igual a la potencia entregada a la carga en el secundario.

Estas leyes se pueden corroborar en la siguiente simulación.

EL TRANSFORMADOR REAL.

La primera diferencia entre el transformador real y el ideal es que en el primero no tiene una permeabilidad elevada, es decir que para producir una fem inducida en cualquiera de los devanados se debe tener una corriente pequeña en el primario para producir un flujo.

Si se considera que el devanado secundario no tiene ningún tipo de carga (sus terminales están al aire) y se aplica una tensión de alimentación V₁ al primario, en este se debe inducir una tensión E₁ dada por la ecuación:

Para que haya esta fuerza contraelectromotriz e1 debe existir un flujo φ que crea esta tensión para que se oponga a la tensión V_1.  

La segunda diferencia que tiene un transformador real es que cada uno de los devanados tiene una resistencia, porque los devanados son construidos de alambre real. A estas resistencia se les puede llamar R₁ y R₂.

La tercera diferencia es que todo el flujo creado en el primario no abrasa el devanado secundario, es decir hay pérdidas de flujo. estas pérdidas se simbolizan por medio de dos inductancias llamadas L₁ y L₂ que van a representar las reactancias X₁ y X₂.

Como se dijo anteriormente se necesita un flujo magnético para que el transformador cumple su función de transferir energía. Este flujo se representa por la reactancia X_m.

Otro fenómeno que tienen los transformadores es que necesitan orientar los dipolos magnéticos en el mismo sentido del campo magnético principal y a este fenómeno se le llama pérdidas por corrientes de Eddy, estas se representan por medio de la resistencias R_m.

El circuito equivalente total de un transformador real se puede ver en la siguiente figura.

En la siguiente simulación se pueden percibir los cambios agregados.