3.1. Funcionamiento en carga
Ya hemos visto como funciona un transformador ideal, en el que al aplicar una tensión V1 en el primario se induce una tensión V2 en el secundario; y hemos visto la relación que hay entre ambos arrollamientos. Pero de momento nuestro transformador no parece tener mucha utilidad, pues no hemos puesto ninguna carga en el secundario a la que alimentar. Ese momento ha llegado.
Antes de continuar, conviene aclarar alguna cuestión que en el apartado anterior no se mencionó por no ser necesario para nuestra explicación. Habrás observado que cuando se indicó el valor de la intensidad que recorría el primario, nos referimos a ella como i1; pues el subíndice 1 es el que hemos utilizado para designar a la bobina primaria; sin embargo, en la imagen 13 aparece la expresión i1=im. Esto es así porque esa primera corriente es lo que se conoce como corriente de maganetización, que es la que producirá el flujo magnético que recorrerá el núcleo, de valor pequeño: La cuestión es qué ocurrirá cuando en el secundario conectemos una carga a la que alimentar.
Ahora, la corriente que circule por el secundario estará en función de la impedancia Z de la carga.
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Esta corriente también producirá una fuerza magnetomotriz que debería alterar el flujo magnético, pero como ya hemos visto en el apartado anterior, fijados la frecuencia y el número de espiras, el flujo solo depende del voltaje de alimentación del primario, y este no ha variado. Así pues, lo que sucede es otra cosa.
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Imagen 18: Transformador en carga
Elaboración propia |
Actividad
Recuerda que cuando estudiaste el circuito magnético la fuerza magnetomotriz fmm era el producto N·I y su valor determinaba el flujo magnético Φ.
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La circulación de la corriente i2 en el secundario, como resultado de conectar la carga de impedancia Z, provoca la aparición de una corriente suplementaria i2´que está en fase con aquella y de un valor tal que hace que la fuerza magnetomotriz del primario esté en equilibrio y por lo tanto el flujo no se altere.
Para que el flujo no se altere debe cumplirse lo siguiente:
N1·i2´=N2·i2
Hay que señalar que la corriente reflejada del secundario i2´ tiene un valor mucho mayor que la de magnetización im, por lo que por lo general, para los cálculos la expresión anterior se convierte en:
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Si ponemos juntas todas las magnitudes que intervienen en la relación de transformación tendremos:
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Podemos sacar algunas conclusiones de nuestra exposición:
- El flujo magnético permanece constante en vacío y en carga, pues viene fijado por la tensión de alimentación del primario.
- Las fuerzas megnetomotrices del secundario y la reflejada en el primario deben compensarse entre sí para que el flujo no se altere, con lo que la corriente del primario en carga será:
i1=i2´+im
- Suponiendo que la reluctancia del circuito magnético permanece constante, la fuerza magnetomotriz en carga es igual que en vacío.
- Al conectar una impedancia el transformador comienza a suministrar potencia, potencia que es automáticamente demandada de la línea de alimentación, con lo que en el primario aparece una corriente reflejada igual a la del secundario, con las implicaciones indicadas más arriba.