Impedancia del transformador

Definición de Reactancia por Fuga

En un transformador, no todo el flujo enlaza tanto con la bobina primaria como con la secundaria. Alguno del flujo enlaza solo con una bobina, llamado flujo de fuga. Este flujo de fuga causa auto-reactancia en la bobina afectada.

Esta auto-reactancia también se conoce como reactancia por fuga. Cuando se combina con la resistencia del transformador, forma impedancia. Esta impedancia causa caídas de tensión tanto en la bobina primaria como en la secundaria.

Resistencia del Transformador

Las bobinas primaria y secundaria de un transformador de potencia eléctrica suelen estar hechas de cobre, que es un buen conductor de corriente, pero no un superconductor. Los superconductores no están prácticamente disponibles. Por lo tanto, estas bobinas tienen cierta resistencia, conocida colectivamente como la resistencia del transformador.

Impedancia del Transformador

Como dijimos, tanto las bobinas primarias como secundarias tendrán resistencia y reactancia por fuga. Estas resistencia y reactancia estarán en combinación, lo que no es más que la impedancia del transformador. Si R1 y R2 y X1 y X2 son la resistencia primaria y secundaria y la reactancia por fuga del transformador respectivamente, entonces Z1 y Z2, la impedancia de las bobinas primaria y secundaria, serán respectivamente,

La impedancia del transformador juega un papel vital durante la operación en paralelo del transformador

Flujo de Fuga en el Transformador

En un transformador ideal, todo el flujo enlazaría tanto con la bobina primaria como con la secundaria. Sin embargo, en la realidad, no todo el flujo enlaza con ambas bobinas. La mayor parte del flujo pasa a través del núcleo del transformador, pero algunos flujos enlazan solo con una bobina. Esto se llama flujo de fuga, que pasa a través del aislamiento de la bobina y el aceite del transformador en lugar del núcleo.

El flujo de fuga causa reactancia por fuga tanto en la bobina primaria como en la secundaria, conocida como fuga magnética.

Las caídas de tensión en las bobinas ocurren debido a la impedancia del transformador. La impedancia es la combinación de la resistencia y la reactancia por fuga del transformador. Si aplicamos un voltaje V1 a través de la primaria del transformador, habrá un componente I1X1 para equilibrar la fuerza electromotriz autoinducida en la primaria debido a la reactancia por fuga primaria. (Aquí, X1 es la reactancia por fuga primaria). Ahora, si también consideramos la caída de tensión debido a la resistencia primaria del transformador, entonces la ecuación de tensión del transformador puede escribirse fácilmente como,

De manera similar, para la reactancia por fuga secundaria, la ecuación de tensión del lado secundario es,

En la figura anterior, las bobinas primaria y secundaria se muestran en miembros separados, y esta disposición podría resultar en una gran fuga de flujo en el transformador porque hay mucho espacio para la fuga. 

La fuga en las bobinas primaria y secundaria podría eliminarse si las bobinas pudieran ocupar el mismo espacio. Esto, por supuesto, es físicamente imposible, pero al colocar la secundaria y la primaria de manera concéntrica se puede resolver el problema en gran medida.