¿Por qué las pérdidas por cobre suelen ser menores que las pérdidas por hierro en un transformador ideal?

La pérdida por cobre y la pérdida por hierro en un transformador ideal

En el modelo teórico de un transformador ideal, se asume que no hay pérdidas, lo que significa que tanto la pérdida por cobre como la pérdida por hierro son cero. Sin embargo, si consideramos un transformador ideal desde una perspectiva más realista, podemos argumentar que su pérdida por cobre y su pérdida por hierro deberían ser teóricamente muy bajas. Específicamente, la pérdida por cobre de un transformador ideal suele considerarse menor que su pérdida por hierro, principalmente debido a varias razones:

• Definición de Pérdida por Cobre: La pérdida por cobre es la pérdida de energía que ocurre debido a la resistencia de los devanados del transformador (típicamente conductores de cobre) cuando la corriente fluye a través de ellos. Según la Ley de Joule, se genera calor, y esta parte de la pérdida de energía se conoce como pérdida por cobre.

• Definición de Pérdida por Hierro: La pérdida por hierro consiste en la pérdida por corrientes de Foucault y la pérdida por histeresis generadas por el núcleo de hierro del transformador en un campo magnético alternante. Incluso en condiciones ideales, estas pérdidas aún existen debido a las características inherentes del material del núcleo de hierro.

• Rendimiento Ideal: En un transformador ideal, la resistencia de los devanados puede considerarse infinitamente pequeña, lo que resulta en una pérdida por cobre despreciable. Sin embargo, la pérdida por hierro sigue existiendo ya que está relacionada con las propiedades del material del núcleo y la acción del campo magnético alternante, que no pueden eliminarse completamente, incluso en un escenario ideal.

Pérdidas por Cobre y Hierro en Transformadores Reales

En los transformadores prácticos, la situación es diferente. Aunque podemos minimizar las pérdidas utilizando materiales de alta calidad y diseños avanzados, las pérdidas por cobre y hierro son inevitables. Aquí hay algunas características de las pérdidas por cobre y hierro en transformadores reales:

• El Impacto Real de la Pérdida por Cobre: En los transformadores prácticos, la pérdida por cobre es causada por la resistencia de los devanados y es directamente proporcional al cuadrado de la corriente. Esto significa que a medida que aumenta la carga y la corriente, la pérdida por cobre también aumenta significativamente.

• Impacto Real de las Pérdidas por Hierro: Las pérdidas por hierro reales en los transformadores incluyen las pérdidas por corrientes de Foucault y las pérdidas por histeresis. Las pérdidas por corrientes de Foucault son causadas por la producción de corrientes de Foucault en el núcleo de hierro debido al campo magnético alternante, mientras que las pérdidas por histeresis resultan de la pérdida de energía en el material del núcleo de hierro durante el proceso repetitivo de magnetización y desmagnetización.

• Comparación entre la Pérdida por Cobre y la Pérdida por Hierro: En los transformadores prácticos, los valores específicos de la pérdida por cobre y la pérdida por hierro dependen de varios factores, incluyendo el diseño del transformador, las condiciones de carga, la frecuencia de operación, etc. En algunos casos, la pérdida por cobre puede superar la pérdida por hierro, mientras que en otras situaciones, la pérdida por hierro puede ser mayor. Típicamente, para transformadores bajo cargas ligeras o sin carga, la pérdida por hierro puede prevalecer, mientras que para transformadores bajo cargas pesadas, la pérdida por cobre puede ser más significativa.

Conclusión

En resumen, la pérdida por cobre en un transformador ideal suele ser menor que la pérdida por hierro, ya que la pérdida por cobre puede teóricamente acercarse a cero, mientras que la pérdida por hierro no puede eliminarse completamente debido a las propiedades del material del núcleo de hierro. En los transformadores prácticos, tanto las pérdidas por cobre como las pérdidas por hierro existen, y sus valores específicos dependen de diversos factores. La importancia de las pérdidas por cobre y hierro puede variar según las diferentes condiciones de operación.