Transformadores ideales en vacío: ensayo de transformador en vacío

 Perdidas en el hierro

    El núcleo del transformador está constantemente sometido a un campo magnético alterno y, a pesar de que se construye empleando chapas apiladas, sufre los efectos de los fenómenos de las corrientes parásitas y de la histéresis. Esos fenómenos producen perdidas en el núcleo de hierro en forma de calor irradiado al ambiente y reducen el rendimiento de la máquina.

    

    Los fenómenos antes mencionado dependen directamente de la frecuencia de la red de corriente alterna por lo tanto mientras mayor sea la frecuencia mayor serán los efectos de las pérdidas produciéndose sobrecalentamiento del núcleo que al transmitirse a los bobinados puede llegar a destruirlos. Recordar la LEY de FARADAY.

Ensayo de transformador en vacío

    Es una experiencia sencilla mediante la cual se puede averiguar :

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1.  La relación de transformación (m)
2.  La corriente de vacío (I0)
3.  Las pérdidas en el hierro (Pfe)

    Para realizar este ensayo se deja abierto el circuito del bobinado secundario. Se conecta un voltímetro en el bobinado primario (V1) y otro en el bobinado secundario (V2). Además se conecta de forma intercalada un amperímetro (A) y un vatímetro (W) en el circuito del bobinado primario. A continuación una esquema de las conexiones.

    El amperímetro indica el valor de la corriente de vacío. El voltímetro V 1 mide la tensión de la red aplicada al bobinado primario mientras que el voltímetro V 2 mide la FEM E2 inducida en el bobinado secundario. Para recordar observemos el siguiente esquema.

Cálculo de la relación de transformación

    Si (m) es mayor que 1 el transformador es reductor de tensión y si es menor que uno es elevador de tensión.

    Como la la corriente de vacío es muy pequeña la caída de tensión en el bobinado primario se puede considerar despreciable, por lo tanto podemos afirmar que :

    Así que podemos realizar el cálculo de la relación de transformación de la siguiente forma:

Vemos que también podemos realizar el cálculo con el número de espiras.

La corriente de vacío (I0)

    La corriente de vacío es una magnitud que puede medirse mediante un instrumento adecuado, puede ser un amperímetro, una pinza amperométrica o un multímetro usado en modo amperímetro. Al ser una magnitud de un valor bajo, es recomendable utilizar un instrumento sensible que pueda medir en el orden de los miliampers.

El vatímetro indica la potencia de vacío (P 0) que es igual a:

    Esa potencia resulta ser la suma de las perdidas en vacío producidas en los conductores de cobre del bobinado primario debido al efecto Joule (P0cu= Rj I0^2) mas las pérdidas en el núcleo de hierro producidas por los fenómenos de histéresis y corrientes parásitas. Como la corriente I0 es muy pequeña podemos asegurar que las perdidas por efecto Joule en la bobina primaria en vacío son despreciables.     Ademas también podemos afirmar que las pérdidas en el hierro dependen principalmente del flujo magnético que siempre permanecerá constante tanto en vacío como en carga y cuyo valor dependerá de la tensión de la red V 1 . Podemos entonces afirmar que las pérdidas en el hierro se miden con bastante aproximación con el vatímetro conectado en vacío. Por lo tanto: