Per què un generador de fem necessita una bobina separada en el mateix nucli que les seves bobines primàries?

Per què un generador d'EMF necessita una bobina separada en el mateix nucli que la seva bobina principal?

Un generador d'EMF (normalment referit com a transformador) necessita una bobina separada en el mateix nucli que la seva bobina principal per diverses raons clau:

• Acoblament magnètic:El principi de funcionament dels transformadors es basa en l'acoblament magnètic entre dues bobines a través d'un nucli de ferro compartit. Quan la corrent passa a través de la bobina principal, genera un camp magnètic variable, que després induix una força electromotriu (EMF) en la bobina secundària. Si la bobina secundària no s'estigués situada en el mateix nucli, no hi hauria cap acoblament magnètic efectiu, prevenint una transferència eficient d'energia.

•  Inductància mútua:Quan la corrent passa a través de la bobina principal, crea un camp magnètic variable en el nucli de ferro. Aquest camp induix una tensió en la bobina secundària. Compartint el mateix nucli, l'inductància mútua es maximitza, millorant així l'eficiència de la conversió d'energia.

• Concentració del camp:El paper del nucli de ferro és concentrar i guiar el camp magnètic, augmentant així la intensitat del camp i l'eficiència. Col·locant la bobina secundària en el mateix nucli, la major part de les línies de flux magnètic passen a través de la bobina secundària, augmentant l'EMF induïda.

•  Minimitzar el flux de fuga:Si la bobina secundària no estigués en el mateix nucli, hi hauria més flux de fuga, volent dir que una part del camp magnètic no passaria a través de la bobina secundària. Això porta a una pèrdua d'energia i una disminució de l'eficiència. Col·locant la bobina secundària en el mateix nucli, es redueix el flux de fuga, millorant l'eficiència global del sistema.

Pot encara proporcionar energia si no hi ha càrrega connectada als terminals secundaris?

Si no hi ha càrrega connectada als terminals secundaris d'un transformador, teòricament, no "proporciona energia," perquè no passa corrent a través de la bobina secundària. Tanmateix, el transformador encara presenta certes característiques:

•  EMF induïda:Encara que no hi hagi càrrega en la bobina secundària, el camp magnètic variable de la bobina principal encara induirà una EMF en la bobina secundària. Això és degut al principi de la inducció electromagnètica, que dicta que sempre que hi hagi un camp magnètic variable passant a través d'una bobina, s'induirà una EMF.

•  Operació sense càrrega:En condicions de no càrrega, el transformador encara consumeix una quantitat d'energia, que es destina principalment a establir el camp magnètic. Aquest consum s'anomena corrent de magnetització (o corrent sense càrrega), que s'introdueix a través de la bobina principal però no es transfereix a la bobina secundària.

•  Potència reactiva:En condicions de no càrrega, el transformador consumeix potència reactiva, que s'utilitza per construir el camp magnètic en el nucli. Tot i que no hi ha cap potència activa real que es lliuri a la càrrega, el transformador mateix consumeix energia.

•  Augment de temperatura:Encara sense càrrega, el transformador experimenta un increment de temperatura degut a les pèrdues per histeresis i les pèrdues per corrents de Foucault en el nucli, així com les pèrdues resistives en les bobines.

En resum, encara que un transformador no lliuri energia a una càrrega quan els seus terminals secundaris estan oberts, encara produeix una EMF induïda i consumeix energia d'entrada per mantenir el camp magnètic. Aquest estat es coneix com a operació sense càrrega.