Por que non é posíbel empregar só unha bobina como primaria e secundaria nun transformador

A razón principal polo que un único enrolamento non pode usarse como primario e secundario dun transformador radica nos principios fundamentais do funcionamento dos transformadores e nos requisitos da indución electromagnética. Aquí está unha explicación detallada:

1. Principio da Indución Electromagnética

Os transformadores funcionan baseándose na lei de Faraday da indución electromagnética, que establece que un fluxo magnético cambiante a través dun circuito cerrado induce unha forza electromotriz (FEM) nese circuito. Os transformadores utilizan este principio empregando unha corrente alternativa no enrolamento primario para producir un campo magnético cambiante. Este campo magnético cambiante induce entón unha FEM no enrolamento secundario, logrando así a transformación de tensión.

2. Necesidade de Dous Enrolamentos Independentes

Enrolamento Primario: O enrolamento primario está conectado á fonte de enerxía e transporta unha corrente alternativa, que produce un campo magnético cambiante.

Enrolamento Secundario: O enrolamento secundario está colocado no mesmo núcleo pero está aislado do enrolamento primario. O campo magnético cambiante pasa polo enrolamento secundario, inducindo unha FEM segundo a lei de Faraday, o que xera unha corrente.

3. Problemas con Un Só Enrolamento

Se se usa un só enrolamento como primario e secundario, surgen os seguintes problemas:

Autoinductancia: Nun só enrolamento, a corrente alternativa produce un campo magnético cambiante, que a súa vez induce unha FEM autoinducida no mesmo enrolamento. A FEM autoinducida opónse ao cambio na corrente, suprimindo eficazmente os cambios de corrente e impedindo a transferencia efectiva de enerxía.

Sen Aislamento: Unha das funcións importantes dun transformador é proporcionar aislamento eléctrico, separando o circuito primario do circuito secundario. Se só hai un enrolamento, non hai aislamento eléctrico entre os circuitos primario e secundario, o que é inaceptable en moitas aplicacións, especialmente as que implican seguridade e diferentes niveis de tensión.

Incapaz de Lograr a Transformación de Tensión: Os transformadores logran a transformación de tensión cambiando a relación de espiras entre os enrolamentos primario e secundario. Con un só enrolamento, é imposible cambiar a relación de espiras para lograr o aumento ou a diminución de tensión.

4. Problemas Prácticos

Relación Corrente-Tensión: A relación de espiras entre os enrolamentos primario e secundario dun transformador determina a relación entre as tensións e as correntes. Por exemplo, se o enrolamento primario ten 100 espiras e o secundario ten 50 espiras, a tensión secundaria será a metade da tensión primaria, e a corrente secundaria será o dobre da corrente primaria. Con un só enrolamento, esta relación non pode ser lograda.

Impacto da Carga: Nas aplicacións prácticas, o enrolamento secundario dun transformador está conectado a unha carga. Se só hai un enrolamento, os cambios na carga afectarán directamente o circuito primario, levando a inestabilidade do sistema.

5. Casos Especiais

Aínda que os transformadores típicamente requiren dous enrolamentos independentes, hai casos especiais onde pode usarse un autotransformador. Un autotransformador usa un só enrolamento con tomas para lograr a transformación de tensión. No entanto, un autotransformador non proporciona aislamento eléctrico e úsase en aplicacións específicas onde son importantes as poupanzas en custo e tamaño.

Resumo

Os transformadores necesitan dous enrolamentos independentes para lograr a transferencia efectiva de enerxía, o aislamento eléctrico e a transformación de tensión. Un só enrolamento non pode cumprir estes requisitos básicos, e polo tanto, non pode usarse como primario e secundario dun transformador.