Relaciones de Voltaje y Corriente
El transformador opera sobre el principio de inducción electromagnética y cambia los niveles de voltaje y corriente entre su bobinado primario y secundario.
Relación de transformación de voltaje (
Donde:
: Relación de transformación. : Voltaje en el primario (Voltios) : Voltaje en el secundario (Voltios) : Número de espiras en el primario. : Número de espiras en el secundario.
Relación de corriente
Donde:
: Corriente en el primario (Amperios) : Corriente en el secundario (Amperios)
Relación de transformación de impedancia (
Donde:
: Impedancia reflejada al lado primario. : Impedancia reflejada al lado secundario.
Potencia en el Transformador
La potencia en un transformador ideal (sin pérdidas) es la misma tanto en el primario como en el secundario.
Potencia aparente
Donde:
: Potencia aparente en el primario (Voltios-Amperios, VA) : Potencia aparente en el secundario (Voltios-Amperios, VA)
Potencia activa (
Donde:
: Potencia activa (Watts) : Voltaje (Voltios) : Corriente (Amperios) : Factor de potencia.
Potencia reactiva (
Donde:
: Potencia reactiva (Voltios-Amperios Reactivos, VAR)
Pérdidas en el transformador
En los transformadores reales, existen pérdidas debido a la resistencia del devanado y las pérdidas en el núcleo magnético.
Pérdidas en el cobre (
Donde:
: Pérdidas en los devanados primario y secundario (Watts) : Resistencia del devanado primario (Ohmios) : Resistencia del devanado secundario (Ohmios) , : Corrientes en el primario y secundario (Amperios)
Pérdidas en el núcleo (
Donde:
: Pérdidas en el núcleo (Watts) : Pérdidas por histéresis (Watts) : Pérdidas por corrientes parásitas (Watts)
Pérdidas totales
Eficiencia del transformador
La eficiencia de un transformador se define como la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada.
Eficiencia (
Donde:
: Potencia de salida (Watts) : Potencia de entrada (Watts) : Pérdidas totales (Watts)
Eficiencia en términos de pérdidas
Donde:
: Potencia aparente en el secundario (Voltios-Amperios) : Ángulo de desfase entre corriente y voltaje.
Regulación del voltaje
La regulación de voltaje de un transformador indica el cambio en el voltaje secundario cuando se pasa de carga plena a carga nula.
Regulación de voltaje (
Donde:
: Voltaje en vacío (sin carga) : Voltaje con carga plena.
Reactancias y admitancia
En el modelo equivalente del transformador, las reactancias y admitancias juegan un papel importante.
Impedancia referida al primario (
Donde:
, : Resistencias del primario y secundario. , : Reactancias de dispersión del primario y secundario. : Relación de transformación.
Impedancia referida al secundario (
Corriente de excitación (
Donde:
: Corriente de vacío o corriente de excitación. : Componente activa de la corriente (relacionada con pérdidas en el núcleo) : Componente reactiva de la corriente (relacionada con la magnetización del núcleo)
Pruebas de transformadores
Existen dos pruebas básicas para calcular las pérdidas y parámetros del transformador: Prueba de vacío y Prueba de cortocircuito.
Prueba de vacío (mide
Prueba de cortocircuito (mide
Donde:
: Voltaje aplicado en la prueba de cortocircuito. : Corriente en cortocircuito.