Transformador

Denomínase transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar ou diminuír a voltaxe e a intensidade dunha corrente alterna.

Os transformadores son dispositivos baseados no fenómeno da indución electromagnética e están constituídos, na súa forma máis simple, por dúas bobinas enroladas sobre un núcleo cerrado de ferro doce. Estas bobinas ou enrolamentos denomínanse primario e secundario.

Funcionamento

Se se aplica unha forza electromotriz alterna no enrolamento primario, as variacións de intensidade e sentido da corrente alternada crearán un campo magnético variábel dependendo da frecuencia da corrente. Este campo magnético variábel orixinará, por indución, a aparición dunha forza electromotriz nos extremos do enrolamento secundario.

A relación entre a forza electromotriz indutora (Ep, a aplicada ao enrolamento primario) e a forza electromotriz inducida (Es, a obtida no secundario) é directamente proporcional ao número de espiras (voltas) dos enrolamentos primario (Np) e secundario (Ns) .

${\frac {Ep}{Es}}={\frac {Np}{Ns}}$

Así, se o número de espiras do secundario é 100 veces maior que o do primario se aplicamos unha tensión alterna de 100 voltios no primario obteremos 10.000 voltios no secundario. Á relación entre o número de voltas ou espiras do primario e as do secundario chámaselle relación de voltas do transformador ou relación de transformación.

Esquema de un transformador mostrando o fluxo magnético no núcleo.

Agora ben, como a potencia aplicada no primario, no caso dun transformador ideal, debe ser igual á obtida no secundario, o produto da forza electromotriz pola intensidade (potencia) debe ser constante. No caso do exemplo, se a intensidade circulante polo primario é de 10 amperios, a do secundario será de só 0,1 amperios.

Esta particularidade ten a súa utilidade para o transporte de enerxía eléctrica a larga distancia, ao permitir efectuar un transporte a altas tensións e pequenas intensidades e, por tanto, pequenas perdas.

Outra aplicación frecuente en circuítos de radio é a de transformador de impedancias. Se se coloca no secundario unha impedancia de valor Z, e chamamos m a Ns/Np, como:

$Is={\frac {Ip}{m}}$

e

$Es=Ep\times m$

a impedancia vista desde o primario será:

${\frac {Ep}{Ip}}={\frac {Es}{m^{2}Is}}={\frac {Z}{m^{2}}}$

Así, conséguese transformar unha impedancia de valor Z noutra de Z/m². Colocando o transformador ao revés, o que facemos é elevar a impedancia nun factor m².

Circuíto equivalente

Se se considerar o transformador como ideal (sen perdas), cúmprese a relación:

{\frac {V_{S}}{V_{P}}}={\frac {N_{S}}{N_{P}}}

realmente sempre existen perdas e quedas de tensión, especialmente:

Perdas por efecto Joule: tanto no enrolamento primario como no secundario, ao circular corrente disipase enerxía en forma de calor
Perdas por histérese e correntes de Foucault: No circuíto magnético

Para modelizar mellor o transformador realízanse dous ensaios que nos dan os parámetros necesarios para obter un circuíto equivalente mais aproximado:

Máquinas eléctricas
Máquinas de corrente continua	Máquinas síncronas	Máquinas asíncronas	Transformadores
Dínamo		Motor de indución