Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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Pérdidas en transformador
Como el transformador eléctrico es un dispositivo estático, las pérdidas mecánicas en el transformador normalmente no se manifiestan. Generalmente consideramos solo las pérdidas eléctricas en el transformador . La pérdida en cualquier máquina se define ampliamente como la diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida. Cuando se suministra energía de entrada al primario del transformador , una parte de esa energía se usa para compensar las pérdidas del núcleo en el transformador, es decir, la pérdida de histéresis en el transformador y la pérdida de corriente de Foucault en el núcleo del transformador y una parte de la potencia de entrada se pierde como pérdida de I 2 R y se disipa como calor en los devanados primario y secundario, porque estos devanados tienen algunosresistencia en ellos. La primera se llama pérdida de núcleo o pérdida de hierro en el transformador y la última se conoce como pérdida óhmica o pérdida de cobre en el transformador . Otra pérdida ocurre en el transformador, conocida como pérdida perdida, debido al enlace de los flujos perdidos con la estructura mecánica y los conductores de bobinado.
Pérdida de cobre en transformador
La pérdida de cobre es la pérdida I 2 R, en el lado primario es I 1 2 R 1 y en el lado secundario es la pérdida I 2 2 R 2 , donde I 1 e I 2 son la corriente primaria y secundaria del transformador y R 1 y R 2 son resistencias de bobinado primario y secundario. Como las corrientes primarias y secundarias dependen de la carga del transformador, la pérdida de cobre en el transformador varía con la carga.
Pérdidas de núcleo en transformador
La pérdida por histéresis y la pérdida por corrientes parásitas dependen de las propiedades magnéticas de los materiales utilizados para construir el núcleo del transformador y su diseño. Entonces, estas pérdidas en el transformador son fijas y no dependen de la corriente de carga. Por lo tanto, las pérdidas en el núcleo del transformador, que se conocen alternativamente como pérdida de hierro en el transformador, se pueden considerar constantes para todos los rangos de carga.
La pérdida por histéresis en el transformador se denota como, 
Eddy pérdida de corriente en el transformador se denota como, 
Donde, K h = Histéresis constante.
K e = Constante de corriente de Foucault.
K f = forma constante.
La pérdida de cobre se puede denotar simplemente como,
I L 2 R 2 ′ + Pérdida parásita
Donde, I L = I 2 = carga del transformador, y R 2 ′ es la resistencia del transformador referida al secundario.
Ahora analizaremos la pérdida por histéresis y la pérdida por corrientes de Foucault con un poco más de detalle para comprender mejor el tema de las pérdidas en los transformadores.
Pérdida de histéresis en transformador
La pérdida de histéresis en los transformadores se puede explicar de diferentes maneras. Discutiremos dos de ellos, uno es la explicación física y el otro es la explicación matemática.
Explicación física de la pérdida por histéresis
El núcleo magnético del transformador está hecho de ‘ acero al silicio orientado a grano laminado en frío ‘. El acero es un material ferromagnético muy bueno. Este tipo de materiales es muy sensible a magnetizarse. Eso significa que, siempre que pase el flujo magnético , se comportará como un imán. Las sustancias ferromagnéticas tienen varios dominios en su estructura. Los dominios son regiones muy pequeñas en la estructura del material, donde todos los dipolos están en paralelo en la misma dirección. En otras palabras, los dominios son como pequeños imanes permanentes situados aleatoriamente en la estructura de la sustancia. Estos dominios están dispuestos dentro de la estructura del material de una manera tan aleatoria, que el campo magnético resultante netode dicho material es cero. Siempre que se aplica el campo magnético externo o mmf a esa sustancia, estos dominios dirigidos aleatoriamente se organizan en paralelo al eje de mmf aplicado. Después de eliminar este mmf externo, el número máximo de dominios vuelve a llegar a posiciones aleatorias, pero algunos de ellos aún permanecen en su posición modificada. Debido a estos dominios inalterados, la sustancia se magnetiza ligeramente de forma permanente. Este magnetismo se llama «magnetismo espontáneo». Para neutralizar este magnetismo, se requiere aplicar algunas mmf opuestas. La fuerza magnetomotriz o mmf aplicada en el núcleo del transformador es alterna. Por cada ciclo debido a esta inversión de dominio, se realizará un trabajo adicional. Por este motivo, habrá un consumo de energía eléctrica que se conoce como pérdida por histéresis del transformador.
Explicación matemática de la pérdida por histéresis en el transformador
Determinación de la pérdida por histéresis
Considere un anillo de una muestra ferromagnética de circunferencia L metro, área de sección transversal am 2 y N vueltas de cable aislado como se muestra en la imagen al lado.
Consideremos, la corriente que fluye a través de la bobina es I amp,
Fuerza de magnetización, 
Let, la densidad de flujo en este instante es B,
Por lo tanto, el flujo total a través del anillo, Φ = BXa Wb
Como la corriente que fluye a través del solenoide es alterna, el flujo producido en el anillo de hierro también es de naturaleza alterna, por lo que la fem (e ′) inducida se expresará como, 
según la ley de Lenz, esta fem inducida se opondrá al flujo de corriente, por lo tanto, para mantener la corriente I en la bobina, la fuente debe suministrar una fem igual y opuesta. Por lo tanto, la fem aplicada, la 
energía consumida en un tiempo corto dt, durante el cual la densidad de flujo ha cambiado,
Por lo tanto, el trabajo total realizado o la energía consumida durante un ciclo completo de magnetismo es, 
Ahora aL es el volumen del anillo y H.dB es el área de la tira elemental de la curva B – H que se muestra en la figura anterior, 
Por lo tanto, Energía consumida por ciclo = volumen del anillo × área del bucle de histéresis .
En el caso del transformador, este anillo se puede considerar como núcleo magnético del transformador. Por lo tanto, el trabajo realizado no es más que la pérdida de energía eléctrica en el núcleo del transformador y esto se conoce como pérdida por histéresis en el transformador.
¿Qué es la pérdida por corrientes de Foucault?
En el transformador , suministramos corriente alterna en el primario, esta corriente alterna produce un flujo magnetizante alterno en el núcleo y como este flujo se enlaza con el devanado secundario, habrá voltaje inducido.en secundaria, la corriente resultante fluye a través de la carga conectada con ella. Algunos de los flujos alternos del transformador; también puede enlazarse con otras partes conductoras como el núcleo de acero o el cuerpo de hierro del transformador, etc. Como enlaces de flujo alterno con estas partes del transformador, habría una fem inducida localmente. Debido a estas fem, habría corrientes que circularán localmente en esas partes del transformador. Esta corriente circulante no contribuirá en la salida del transformador y se disipará como calor. Este tipo de pérdida de energía se denomina pérdida de corriente parásita del transformador. Esta fue una explicación amplia y simple de la pérdida por corrientes de Foucault. La explicación detallada de esta pérdida no está dentro del alcance de la discusión en ese capítulo.
