Una persona sin educación en ingeniería, cuando se le pregunte qué es una red eléctrica, inmediatamente nombrará varios de sus componentes característicos, entre los que es casi seguro que se mencionará transformador. Si una persona así encuentra constantemente cables y enchufes en casa, entonces sabe sobre el transformador desde la cabina del transformador y por ese zumbido característico que se escucha detrás de puertas cerradas.
Entonces, ¿por qué este componente de la red eléctrica es tan popular y cómo funciona? La segunda parte de la pregunta está lejos de ser superflua. el transformador no tiene partes móviles intuitivas y familiares.
Procesos físicos básicos en un transformador
Una red eléctrica para cualquier propósito se basa en el uso de energía eléctrica para realizar trabajos mecánicos (ingeniería eléctrica de potencia) y transferir información (telecomunicaciones). Esta energía puede existir en forma de dos campos: eléctrico y magnético.
Los campos eléctricos y magnéticos están estrechamente relacionados. Se sabe que un metal contiene una gran cantidad de electrones libres, que determinan su alta conductividad. Si un objeto metálico se sujeta a través de un campo magnético, los electrones se mueven con él, lo que significa la aparición de una corriente eléctrica. Es importante que este proceso sea reversible, es decir una corriente eléctrica crea un campo magnético alrededor del conductor.
Ahora imaginemos que en cierto par de cables 1-2 hay una corriente eléctrica I. Entonces, siempre que esta corriente I sea variable, es posible lograr la aparición de corriente y / o voltaje en otro un par de cables 3 - 4, siempre que estos pares interactúen entre sí a través de un cable eléctrico o magnético campos. La Figura 1 muestra estos procesos en forma esquemática.
Por lo tanto, es posible implementar la conexión de dos circuitos diferentes de flujo de corriente sin su conexión directa entre sí.
Es conveniente realizar el primario (conductores 1 y 2) y el secundario (conductores 3 y 4) en forma de devanados. Entonces, la relación entre corrientes y voltajes en los circuitos primario y secundario está completamente determinada por el número de vueltas devanados primario y secundario, lo que, a su vez, significa la posibilidad de crear un transformador de corriente (convertidor) y voltaje.
Además, el proceso de transformación en sí está convenientemente organizado a través del componente magnético del campo electromagnético.
Incrementando la eficiencia del transformador
En el proceso de transferencia de energía electromagnética del devanado primario al secundario, solo están involucradas aquellas líneas de fuerza del campo magnético que cruzan las espiras del devanado secundario. Teniendo en cuenta esta característica, el llamado. un núcleo hecho de acero eléctrico, que crea una resistencia notablemente menor al campo magnético en comparación con el aire.
Como resultado, las líneas de fuerza del campo magnético creadas por el devanado primario pasan principalmente a través del núcleo e interactúan con el devanado secundario, Figura 2. Esto, por cierto, explica el segundo nombre del núcleo como circuito magnético.
Diseño del núcleo
Los primeros ejemplos de transformadores de núcleo tuvieron pérdidas significativas, que fueron causadas por los llamados. corrientes de Foucault. Surgen debido al hecho de que un campo magnético alterno genera corrientes no solo en el devanado secundario, sino también en el propio núcleo.
Para suprimir este efecto indeseable, el núcleo se ensambla a partir de placas delgadas que están aisladas a lo largo del plano de contacto. La figura 3 muestra esquemáticamente la supresión de las corrientes parásitas en la transición a dicho diseño.
PD Para ampliar sus horizontes y una posible lectura adicional, le recomiendo leer mi artículo: https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html