El coeficiente de acoplamiento (k) mide la relación entre el flujo magnético de dos bobinas, influyendo en la inductancia mutua. Un transformador básico utiliza dos bobinas para transferir potencia a través de inductancia mutua, y la relación de vueltas es crucial para entender su funcionamiento. Además, se abordan conceptos sobre pérdidas en transformadores no ideales y el uso de autotransformadores, que carecen de aislamiento eléctrico entre primario y secundario.

4. Coeficiente de acoplamiento
El coeficiente de acoplamiento, k, entre dos bobinas es la relación de las líneas de fuerza
Magnéticas (flujo) producidas por la bobina 1, y que enlazan la bobina 2 (f1-2),
con el flujo total producido por la bobina 1 (f1).
Por ejemplo, si la mitad del flujo producido por la bobina 1 enlaza la bobina 2,
entonces k 0.5. Un valor más grande de k indica que más voltaje se induce
en la bobina 2 con cierta razón de cambio de la corriente que circula en la bobina 1.
Observe que k no tiene unidades. Recordemos que la unidad para líneas de fuerza
magnéticas (flujo) es el weber, abreviado Wb.
El coeficiente de acoplamiento, k, depende de la cercanía física de las bobinas y del tipo de
material del núcleo sobre el cual están enrolladas. Asimismo, la construcción y forma
de los núcleos son factores.

5. Fórmula para inductancia mutua
Los tres factores que influyen en la inductancia mutua
(k, L1 y L2)
La fórmula para inductancia mutua es
LM = k1L1L2

6. EL TRANSFORMADOR BÁSICO
Un transformador básico es un dispositivo eléctrico construido a partir de dos
bobinas de alambre (devanados) acopladas magnéticamente entre sí, de modo
que existe inductancia mutua para la transferencia de potencia de un devanado
al otro.

7. Construcción de un transformador común

8. Relación de vueltas
Un parámetro de un transformador que es útil para entender cómo funciona un transformador es la
relación de vueltas.
La relación de vueltas (n) se define como la relación del número de vueltas que hay en el devanado secundario
(Nsec) al número de vueltas presentes en el devanado primario (Npri).
Esta definición de relación de vueltas está basada en el estándar IEEE para transformadores de
potencia electrónicos tal como se especifica en el diccionario IEEE. Otras categorías de transformador
pueden tener una definición diferente, así que algunas fuentes definen la relación de vueltas
como Npri/Nsec. Cualquier definición es correcta en tanto esté formulada claramente y sea
utilizada en forma consistente. La relación de vueltas de un transformador rara vez, si es que ocurre
en alguna ocasión, se da como especificación de transformador. En general, los voltajes de entrada
y salida y la potencia nominal son las especificaciones clave. Sin embargo, la relación de
vueltas resulta útil al estudiar el principio de operación de un transformador.

9. Dirección de los devanados
El sentido de los devanados determina la
polaridad del voltaje a través del devanado secundario
(voltaje secundario) con respecto al voltaje
del devanado primario (voltaje primario). En los símbolos
esquemáticos ocasionalmente se colocan
puntos sobre las fases para señalar polaridades

10. TRANSFORMADORES
Elevadores
Vsec/Vpri =
Nsec/Npri
Reductores
La relación de vueltas de un
transformador reductor siempre
es menor que 1 porque el número
de vueltas en el devanado
secundario siempre es menor que
el número de vueltas en el
devanado primario.

12. Aislamiento de cd
Si a través del primario de un transformador fluye corriente directa, en el
secundario no sucede nada. La razón es que se requiere de corriente variante en el
tiempo en el devanado primario para inducir voltaje en el devanado secundario,
como se muestra en la parte (b). Por consiguiente, el transformador aísla el circuito
secundario de cualquier voltaje de cd presente en el circuito primario. Un
transformador que se utiliza estrictamente para aislamiento tiene una relación de
vueltas de 1.

13. La potencia en el primario es igual a la potencia en la carga
Cuando se conecta una carga al devanado secundario de un transformador, la potencia transferida
a la carga nunca puede ser mayor que la potencia en el devanado primario. Para un transformador ideal, la potencia
suministrada al primario es igual a la potencia suministrada por el
secundario a la carga. Cuando se consideran las pérdidas, algo de potencia se disipa en el transformador
en lugar de en la carga; por consiguiente, en la carga la potencia siempre es menor que en el primario.
Ppri = Vpri Ipri
Psec = Vsec Isec
Isec = (1/n ) Ipri
Vsec = nVpri
Psec =
(1/n )n Vpri Ipri
Psec = Vpri Ipri = Ppri

14. Carga reflejada
La carga (RL) en el secundario de un transformador se refleja en
el primario a causa de la acción del transformador. La carga
aparece ante la fuente en el primario como si fuera una
resistencia (Rpri) con un valor determinado por la relación de
vueltas y el valor real de resistencia de la carga. La resistencia
Rpri se llama resistencia reflejada.

15. IGUALACIÓN DE IMPEDANCIA
Una aplicación de los transformadores se encuentra en la igualación de una resistencia de
carga frente a una resistencia de fuente para lograr una transferencia de potencia
máxima. Esta técnica se llama igualación de impedancia. Recuerde que el teorema de
transferencia de potencia máxima se estudió en el capítulo 8. En sistemas de audio, a
menudo se utilizan transformadores igualadores de impedancia para conseguir la
cantidad máxima de potencia disponible del amplificador al altavoz.

16. CARACTERÍSTICAS DE UN TRANSFORMADOR NO IDEAL (TRANSFORMADOR REAL)
La operación de un transformador fue analizada desde un punto de vista ideal. Es decir,
la resistencia de devanado, la capacitancia de devanado, y las características no ideales
del núcleo se omitieron y el transformador fue tratado como si su eficiencia fuera del
100%. Para estudiar los conceptos básicos y en muchas aplicaciones, el modelo ideal es
válido. Sin embargo, el transformador práctico tiene varias características no ideales
PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO
Siempre hay algo de conversión de energía en el material del núcleo de un
transformador práctico. Esta conversión aparece como calentamiento de los núcleos de
ferrita y hierro, pero no ocurre en núcleos de aire. Una parte de esta conversión de
energía tiene lugar a causa de la inversión continua del campo magnético provocada por
la dirección cambiante de la corriente en el primario; este componente de la conversión
de energía se conoce como pérdida por histéresis.

17. Potencia nominal de un transformador
Un transformador de potencia, por lo general, se clasifica en volt-amperes (VA), voltaje
primario/secundario, y frecuencia de operación. Por ejemplo, una clasificación de
transformador dada puede especificarse como de 2 kVA, 500/50, 60 Hz. El valor de 2 kVA es
la potencia nominal aparente.
La clasificación de un
transformador puede resultar
muy útil al seleccionar el
transformador apropiado para
una aplicación dada. Suponga, por
ejemplo, que 50 V son el voltaje
secundario. En este caso, la
corriente a través de la carga es

18. Transformadores con tomas
La toma central (CT, por sus siglas en inglés) equivale a dos devanados secundarios
con la mitad del voltaje total a través de cada uno. Los voltajes entre uno u otro extremo del devanado secundario y la
toma central son, en cualquier instante, iguales en magnitud pero opuestos en polaridad, como ilustra la figura 14-26(b).
Aquí, por ejemplo, en algún instante en el voltaje sinusoidal, la polaridad a través de todo el devanado
secundario es como se muestra (extremo superior , inferior ). En la toma central, el voltaje es menos positivo que en el
extremo superior, pero más positivo que en el extremo inferior del secundario. Por consiguiente, medido con respecto a
la toma central, el extremo superior del secundario es positivo y el inferior es negativo. Esta configuración de toma
central se utiliza en muchos rectificadores de fuente de potencia donde el voltaje de ca se transforma en cd

19. AUTOTRANSFORMADORES
En un autotransformador, un devanado sirve como primario y como secundario. El devanado
tiene tomas en los puntos apropiados para lograr la relación de vueltas deseada y elevar o
reducir el voltaje.
Los autotransformadores difieren de los transformadores convencionales en que no existe
aislamiento eléctrico entre el primario y el secundario, porque ambos se encuentran en un solo
devanado. Los autotransformadores normalmente son más pequeños y livianos que los
transformadores convencionales equivalentes, ya que requieren un valor de kVA mucho más
bajo para una carga dada. Muchos autotransformadores tienen una toma ajustable que utiliza
un mecanismo de contacto deslizante de modo que el voltaje de salida pueda ser variado (éstos
a menudo se llaman variacs).