Transformador: cargado vs circuito abierto vs cortocircuito

  

¿Por qué estas ecuaciones se contradicen entre sí?

En primer lugar, estás usando ecuaciones de transformador ideales y está bien siempre que las apliques correctamente .

Pero no los has aplicado correctamente en este caso.

Suponiendo un transformador ideal, si el secundario se carga con un cortocircuito, la tensión en el secundario es de cero voltios y, por lo tanto, la tensión primaria debe ser cero .

El hecho es que las ecuaciones que proporcionas deben cumplirse simultáneamente .

Entonces, asumiendo que el secundario está cargado con impedancia \ $ Z \ $, la ecuación del transformador se convierte en

$$ V_s = I_s \ cdot Z = kV_p $$

pero

$$ I_s = \ frac {I_p} {k} $$

por lo tanto

$$ V_p = \ frac {I_p} {k ^ 2} \ cdot Z $$

Y ahí lo tienes, \ $ V_p \ $ y \ $ I_p \ $ no son no independientes de la carga secundaria \ $ Z \ $.

De hecho, ves que cuando \ $ Z = 0 \ mathrm {\ Omega} \ $, el voltaje primario debe ser cero para cualquier corriente primaria finita.

Por lo tanto, no hay contradicción.

  

Quiero saber una ecuación que describe todos los parámetros de   Transformador donde es posible ver cómo primaria y secundaria.   los voltajes y las corrientes cambian según las impedancias en el transformador.

Luego comienza con este modelo de transformador físico

y resuelve las tensiones y corrientes primarias y secundarias.

Si recuerdo correctamente,

• R1 modela la resistencia del devanado primario
• X1 modela la inductancia de fuga primaria
• Rm modela pérdida de núcleo debido a histéresis
• Xm modela la permeabilidad finita del núcleo
• X2 modela la inductancia de fuga secundaria
• R2 modela la resistencia del devanado secundario

Bueno, la ley de ohmios es correcta ... si desea calcular el voltaje en los terminales del transformador, donde tiene cortocircuito, obtendrá 0V.

La fórmula \ $ U_ {secundaria} = U_ {primaria} * k \ $ se puede usar para calcular el voltaje en los terminales del transformador cuando la resistencia de carga es mucho mayor que la resistencia interna del transformador. No puede usarlo para cortocircuitos, porque el cortocircuito es una resistencia definitivamente menor que la de muchos cables de cobre delgados.

Si desea investigar lo que sucede en un transformador bajo cualquier condición, debe profundizar más y familiarizarse con el modelo de transformador. Aquí está el modelo simplificado de transformador real: se aplica a CT, VT y otros transformadores típicos.

Fuentedelaimagen: excelente biblioteca de dispositivos analógicos : tal vez debería leer eso artículo

En ese caso, puedes ignorar las capacitancias. Considere Lprimary y Lsecondary como bobinas acopladas magnéticamente. Primero "produce" flujo magnético, otro "recibe" ese flujo y produce fuerza electromotriz.

Si cortocircuita los terminales 3 y 4 - la fuerza electromotriz completa inducida en Ls inductancia secundaria estará presente en las resistencias R3 y R4 y las inductancias L3 y L4.

También habrá una caída de voltaje en R1, R2, L1 y L2 porque bajo una carga más alta (o cortocircuito) habrá una corriente más alta en el devanado primario, y una corriente más alta causa una mayor caída de voltaje. Parte de la inductancia responsable de la creación de flujo magnético tendrá menor voltaje. Se utilizará un voltaje más pequeño para producir flujo magnético, por lo que la fuerza electromotriz en la inductancia acoplada magnéticamente Lsecondary será menor.

En el caso de transformador no cargado , "verá" toda la fuerza electromotriz entre los terminales 3 y 4, porque a una corriente muy baja puede ignorar resistencias de devanado relativamente pequeñas y reactancias parásitas.

Dado que un transformador mueve la energía de un lugar a otro, la única ecuación que está buscando, para un transformador perfecto, es: Pout = Pin, donde P está en vatios.

Por supuesto, hay algo más que eso, como por ejemplo, si tuviera un secador de pelo de 240 voltios que disipara 1000 vatios y tuviera una alimentación de 24000 voltios disponible, ¿cómo transformaría eso de 24kV a 240V?

Sabemos que la relación de los voltajes en los devanados de un transformador será igual a la relación del número de vueltas en los devanados, por lo que si necesitamos obtener 240V de 24000, la relación de giros será 24000: 240 , o 100: 1.

De manera similar, ya que sabemos que el transformador transfiere potencia de un lugar a otro, y como el secador de pelo utilizará 1000 vatios, el transformador debe obtener 1000 vatios de la alimentación de 24 kV y enviarlo al secador de pelo.

Dado que la alimentación primaria es de 24000 voltios y P = IE, entonces la corriente que debe extraer de la alimentación para obtener 1000 vatios es I = P / E = 1000W / 24000V = 0,0417 amperios.

Observe ahora una cosa curiosamente hermosa: ya que el transformador está suministrando 1000 vatios al secador de pelo, y el secador de pelo funciona a 240 voltios, la corriente debe ser: I = P / E = 1000W / 240V = 4.17 amperios, que es 100 veces la corriente en el primario, que es igual a la inversa de la relación de vueltas del transformador.