Circuitos acoplados te Siempre que la corriente camina a través de un conductor, un campo magnético es generado sobre ese conductor, esto se da tanto en corriente alterna, como en corriente directa. Cuando nerad por un rcuito ando un campo magnético nétic variable iable en el tiempo mpo generado alcanza a otro circuito, una tensión es inducida entre los extremos de la segunda. En la inductancia mutua la corriente fluye a través de un conductor, ya sea corriente alterna, como en corriente directa un campo magnético es generado sobre ese conductor. No existe ningún dispositivo tal como un inductor mutuo, pero el principio forma la base para un dispositivo que si lo es, el transformador. Un transformador consta de dos bobinas de alambre separadas por una pequeña distancia, y se utiliza comúnmente para convertir voltajes de corriente alterna a valores más altos o más bajos dependiendo de la los intereses de quien lo diseñe. Cada aparato eléctrico que requiere corrirriente directa utiliiliza uno de estos ecta ejempemplarlares, en una tomaa eléctrica de antes de lase rectificación. corriente alterna hace uso de un transformador para ajustar los niveles devoltajes Las bases físicas que sustentan esta ecuación son: 1. La producción de flujo magnético por una corriente, que es proporcional a la corriente en inductores lineales. 2. L a producci oducción de una tensión nsió por un camp mpo magnético gnético variable riab en el tiempo, proporcional a la tasa de cambio del campo magnético o del flujo magnético. E n la inductancia mutua la corriente que circula por una bobina establece un flujo magnético en esa bobina y también de una segunda bobina cercana. E l flujo variable en el tiempo que rodea a la segunda bobina produce un voltaje a través de las terminales de la segunda bobina, este voltaje es proporcional a la tasa de tiempo de cambio de la corriente que fluye a través de la primera bobina. Aquí un claro ejemplo de inductancia mutua en la cual puede ser acomodada en cualalquiera de las dos moda dades . Aquí vemos como M coef iente de quie dalilidades. mos eficicie inductancia mutua donde este tiene una relación que entre más grande sea este menor será la capacidad de inducir una corriente de la bobina de un circuito a otra. Está esta definida de la siguiente manera: El coeficiente de inductancia mutua tiene unas restricciones: E l coeficiente de acoplamiento El grado en que M se aproxima a su valor máximo es descrito por el coeficiente de acoplamiento, está definida como: Para tener un valor más grande de coeficiente de acoplamiento se necesitan bobinas que sean físicamente más cercanos, que se enrollen o se orienten para proporcionar un mayor flujo magnético común, o que cuenten con una trayectoria común a través de un material que sirve para concentrar y localizar el flujo magnético, algo así como un material muy permeable. S e dice que las bobinas con un coeficiente de acoplamiento más cercano a la unidad están acoplados con mucha fuerza. Convención del punto La convención del punto hace uso de un punto grande colocado en un extremo de cada de las dos bobinas que están acopladas mutuamente. El signo de la tensión mutua se determinar por: Una corriente que entra en el terminal de puntos de una bobina produce un circuito abierto produce un voltaje con una referencia positiva voltaje en el terminal con punto de la segunda bobina. Otra manera es: Una corriente que entra en la terminal sin punto de una bobina proporciona un voltaje que se detecta positivamente en la terminal sin punto de la segunda bobina. Si la corriente entra en el terminal en la que la tensión positiva en la entonces se usa el signo positivo. Para la elección de un signo correcto se establece mediante el uso de una de varias posibilidades que incluyen la convención de puntos, o por un examen de la forma particular en que cada bobina es enrrollada. Consideraciones energéticas El par de bobinas acopladas que se muestra en la figura 1 señala las corrientes, voltajes y polaridad puntos. Con el fin de demostrar que M 12 M 21 M . = = Figura 1. Par de bobinas acopladas con un inductancia mutua de M 12 M 21 M = = Transformador lineal Estos son una red que contiene dos o más bobinas acopladas magnéticamente deliberados como en la foto de aquí abajo. El transformador lineal, es un excelente modelo para dispositivos utilizados en las frecuencias de radio, o frecuencias más altas. Un transformador ideal, que es un idealizado modelo de la unidad de acoplamiento de un transformador físico que tiene un núcleo hecho de algún material magnético, por lo general, de hierro. Impedancia reflejada Después de despejar varias ecuaciones algebraicas y remplazarlas quedamos que: Redes equivalentes T y π Constantemente necesitamos para sustituir un transformador con una red equivalente en la forma de una T y π. Si separamos las resistencias primarias y secundarias desde el transformador, sólo el par de inductores acoplados mutuamente restos, como se muestra en la figura 2. Figura 2. Aquí tenemos ambas ecuaciones para cualquiera de los voltajes en cualquier ualquiera de las redes que necesitemos. Malla tipo T representada gráficamente para su fácil digestión. A diferencia de la malla T, la malla π no se obtiene tan fácilmente, es más complicado y por ende no se utiliza como mucho . Pero en la figura 3 mostramos una la malla π para tratar de entender un poco más. Figura 3. Aquí están algunas fórmulas obtenidas a partir de despejes y nos ayudan a encontrar los valores de: L A , LB y LC . Más arriba ya había mencionado el trasformador ideal, me hacía falta mencionar que gracia a esto salió una nueva teoría: acerca de la relación de vueltas en una bobina es proporcional al cuadrado del número de espiras de alambre que forma la bobina. Esta relación es válida solamente si todo el flujo establecido por la corriente que circula por la bobina vincula todas las vueltas. Y tenemos una fórmula que nos lo expresa: Básicamente existen dos tipos de transformadores: Los trasformadores elevadores que la proporción de vueltas de la bobina hace que incremente la corriente y por ende la potencia, de estos tenemos decenas en las calles de nuestra ciudad. Y también tenemos el trasformador reductor que la proporción de vueltas de la bobina hace que pase menos corriente y por ende menos potencia. Estos transformadores son más comunes porque están presentes en todos los aparatos elé
