¿Por qué un transformador elevador produce más voltaje y el reductor produce menos?

Para comprender mejor el comportamiento de un transformador, necesitamos examinar la relación entre voltajes, corrientes y número de vueltas. Se muestra en la siguiente figura para un transformador ideal con [math] N_P [/ math] vueltas en el devanado primario y [math] N_S [/ math] vueltas en el devanado secundario. [math] V_P [/ math] y [math] V_S [/ math] son ​​los voltajes primario y secundario respectivamente.

[math] \ dfrac {N_P} {N_S} [/ math] es la relación de espiras o la relación del transformador.

La relación de voltaje es directamente proporcional a la relación de vueltas, pero la relación de corriente es inversamente proporcional a la relación de vueltas. El voltaje secundario y la corriente secundaria están dados respectivamente por:

[matemáticas] V_S = \ dfrac {N_S} {N_P} V_P [/ matemáticas]

[matemáticas] I_S = \ dfrac {N_P} {N_S} I_P [/ matemáticas]

En un transformador elevador, la tensión secundaria [matemática] V_S [/ matemática] es mayor que la tensión primaria [matemática] V_P. [/ Matemática] Esto se logra mediante el uso de un devanado secundario con más vueltas que el devanado primario. El aumento de voltaje está determinado por la relación de vueltas.

En un transformador reductor, la tensión secundaria [matemática] V_S [/ matemática] es menor que la tensión primaria [matemática] V_P. [/ Matemática] El devanado secundario tiene menos vueltas que el devanado primario. La disminución de voltaje está determinada por la relación de vueltas.

Es importante notar que un transformador no puede aumentar la potencia.

En un transformador ideal, las potencias de entrada y salida son las mismas:

[matemáticas] P = V_P I_P = V_S I_S [/ matemáticas]

• Todo gira en torno a la ley de Faraday, que establece que, si el flujo vinculado en un bucle varía en función del tiempo, se induce un voltaje entre sus terminales y el valor del voltaje inducido es proporcional a la tasa de cambio de flujo.
• Por definición y de acuerdo con el sistema SI de unidades, cuando el flujo dentro de un bucle varía a una velocidad de 1 weber por segundo, se induce un voltaje de 1 voltio entre sus terminales. En consecuencia, si el flujo varía dentro de una bobina de N vueltas, el voltaje inducido viene dado por,

• Por lo tanto, el voltaje de Inducción depende de dos cosas principales: 1. Número de vueltas y 2. Velocidad de cambio del enlace de flujo.
• Es por eso que un mayor número de vueltas produce más voltaje y viceversa.
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Aquí ya hay buenas respuestas, pero como soy un ingeniero mecánico simplón, mi pensamiento podría proporcionar un enfoque diferente para la comprensión.

Olvidando subir o bajar, cada vez que se enciende un núcleo con un flujo de CA produce un voltaje, X. n-vueltas produce n * X voltios. Entonces el devanado de mayor voltaje tiene más vueltas.

Los giros (los describió como ‘bucles ”) están en serie, por lo que la corriente a través de ellos es la misma y el voltaje a través de cada uno agrega. Para “producir más corriente” como notó, tendrían que estar en paralelo. Es posible pero inusual, problemático y costoso construir un transformador con bobinas en paralelo.

Otra forma de verlo es la inductancia. La inductancia va por el número de vueltas al cuadrado. Esta inductancia (que es la inductancia de magnetización más la inductancia de fuga de ese devanado) proporciona la impedancia que controla el flujo de corriente sin carga (sin corriente en el otro devanado del transformador). Si el devanado de menor voltaje (menos vueltas) se conectó a la fuente de alto voltaje, su baja impedancia permitiría que fluye demasiada corriente, sobrecalentando el devanado y saturando temporalmente el núcleo magnéticamente.

Esta es la ecuación de transformador de fem para fem inducida. Muestra que la fem inducida es directamente proporcional a T (número de vueltas de la bobina).

En un transformador elevador, el secundario tiene más número de vueltas pero un cable delgado (flujo de corriente bajo); el primario tiene menos número de vueltas pero alambre grueso (alto flujo de corriente). Los cables delgados significan una mayor resistencia y un flujo de corriente reducido.

Cabe señalar que la potencia de salida del transformador siempre es menor que la potencia de entrada debido a pérdidas en el transformador.

El transformador no puede amplificar la potencia, solo aumenta el voltaje pero reduce el flujo de corriente para que la potencia permanezca constante.

su suposición de que más bucles significa más flujo de corriente es incorrecta. Más bucles significan mayor inductancia y reactancia que reducirán el flujo de corriente.

El devanado primario y el devanado secundario son los mismos en el Transformador automático y para obtener un voltaje de salida más alto, deberá usar más bobinas.

Para entender esto, antes que nada debes estar familiarizado con la Segunda Ley de Inducción Electromagnética de Faraday. La siguiente ecuación se deriva de esa ley:

E = N d ø / dt

donde E = fem inducida en la bobina, N = número de vueltas de la bobina y ø = flujo eléctrico.

Como el número de vueltas en la bobina secundaria de un transformador elevador es mayor que el primario y el enlace de flujo es constante en ambas bobinas, la fem secundaria es más alta que la bobina lateral primaria.

Al llegar a la parte de corriente, dado que la resistencia equivalente en la bobina secundaria es constante, la corriente secundaria es menor que la corriente del lado primario (ya que el voltaje y la corriente son inversamente proporcionales dado que la resistencia es constante) con la misma relación que el aumento de voltaje con igual a la relación del no de vueltas en la bobina primaria al no de vueltas en la bobina secundaria, lo que se conoce como la relación del transformador.

La condición es viceversa en el caso de transformadores reductores. Espero que esto ayude..

El transformador elevador produce más voltaje en la salida porque se desarrolla más voltaje en las bobinas secundarias que en el primario. Más cantidad de bucles en una bobina significa mayor voltaje, no mayor corriente, ya que un mayor número de bobinas conduce a una mayor inductancia. Debido a que la inductancia es directamente proporcional al número de vueltas:

L = N £ I, donde £ es el flujo magnético

Y mayor inductancia significa mayor resistencia a la corriente. Así, como las vueltas de una bobina secundaria son más altas, el voltaje a través de ella es más alto.

Creo que es análogo a los engranajes. Piensa en el ciclismo.

La entrada es la fuerza del ciclo para conducirlos (actual); la salida es la distancia recorrida (voltaje).

Un engranaje más pequeño (en términos de radio) a una relación de engranaje más grande requiere relativamente más fuerza de venta para venderlo, pero recorre una mayor distancia por turno.

Una relación de engranaje más grande a engranaje más pequeño requiere relativamente menos fuerza de venta, pero recorre una distancia más corta por turno.

(Más relación de vueltas en un lado del transformador significa más inductancia, por lo tanto, una tasa de cambio de corriente más opuesta y más acoplamiento de flujo)

Todo esto sucede electromagnéticamente más bien mecánicamente.

Cada bucle del secundario del transformador produce un voltaje dado, esos bucles están todos en serie y los voltajes en serie se suman. Las corrientes se suman en paralelo, no en serie.

Al igual que con todo lo demás en el mundo físico, los transformadores deben funcionar dentro de las leyes de la física, una de las cuales es que la potencia debe ser igual a la potencia externa. Entonces, descuidando las pérdidas internas típicamente pequeñas, si la potencia de entrada (producto del voltaje de entrada multiplicado por la corriente de entrada) es igual a la potencia de salida (producto del voltaje de salida multiplicado por la corriente de salida), entonces la relación del voltaje de entrada al voltaje de salida debe ir acompañada de una relación inversa correspondiente de corriente de entrada a corriente de salida.

Por ejemplo, si un transformador elevador 1: 2 que funciona desde 120 VCA debe suministrar 480 vatios desde su secundario de 240 V, su primario debe consumir 4 amperios, mientras que su secundario entrega 2 amperios.

Power In == Power Out

Piensa en los transformadores como un par de engranajes. La misma cantidad de potencia pasa por las marchas, pero al cambiar el tamaño de las marchas puede cambiar la velocidad.

En este ejemplo, velocidad del engranaje = voltaje.

Par de torsión = corriente.

Par x Velocidad = Potencia

Tensión x corriente = potencia

Si el voltaje sube, la corriente tiene que bajar.

Todas las respuestas explican el funcionamiento del transformador desde el punto de vista técnico, puede explicarse por el flujo de agua en una tubería de PVC flexible. Cuando desee arrojar agua a una gran distancia donde no se puede alcanzar normalmente, entonces bloquea la salida de agua o reduce el área de salida de agua con el dedo y la presión del agua aumenta y puede arrojarse a gran distancia. Y viceversa, si hace que el área de salida de agua sea mayor, la presión del agua disminuirá y caerá a una distancia más corta de lo normal.

Esta analogía se puede aplicar al transformador, reemplazar agua por flujo, presión por voltaje. Al aumentar las vueltas en el lado de alto voltaje, el voltaje es equivalente a reducir el área de flujo de alta presión o alto voltaje.

La clave para comprender los transformadores es ‘voltios por turno’. La corriente primaria produce un campo magnético que induce suficiente voltaje en la bobina primaria para equilibrar el voltaje suministrado. Si el voltaje de alimentación es de 100V y el primario tiene 1000 vueltas, entonces cada vuelta tiene 0.1V inducida.

La bobina secundaria también tiene un voltaje inducido, a los mismos voltios por vuelta que el primario. En el ejemplo anterior, un secundario de 100 vueltas daría una salida de 10V o un secundario de 2000 vueltas daría 200V.

Simples!

Piense en cada vuelta en el secundario como, instantáneamente, una pequeña batería, de modo que muchas vueltas corresponden a muchas baterías en serie y, por lo tanto, proporcionalmente más voltaje.

El flujo magnético es el mismo para las dos bobinas, y el flujo magnético es proporcional a NxI. ¡Entonces N1xI1 = N2xI2, o menos corriente para un aumento en las vueltas de la bobina!

Las bobinas deben conservar energía o potencia, entonces V1xI1 = V2xI2. V2 debe aumentar si I2 es menor que I1, reemplazando la corriente que tiene V1xN1 = V2xN2, voltaje inducido proporcional a las vueltas.

Mire la imagen completa, use voltios x amperios como referencia. La salida de VA secundaria debe ser menor que la entrada de VA primaria debido a las pérdidas del transformador. Juega con los números de todos modos que quieras, nunca obtendrás una salida igual o mayor que la entrada.

El voltaje es una diferencia de potencial entre los lados positivo y negativo de una batería o una diferencia de potencial entre los lados vivo y neutro de la salida de suministro eléctrico.

La corriente es el flujo real de electrones a través de su material conductor conectado a ambos extremos de su suministro.

Un transformador usa electromagnetismo para cambiar el potencial, lo que significa que necesitaría más corriente para subir, es decir, una bobina de cobre suministraría dos bobinas en el transformador elevador con las bobinas en una relación 1: 2. Se requeriría menos corriente en un transformador reductor ya que dos bobinas estarían suministrando una bobina con las bobinas en una relación 2: 1.

Espero que esta sea la respuesta que estabas buscando.

Se trata de campos magnéticos y cómo afecta a las bobinas …

La magnífica fuerza del campo será más fuerte cuando aumentes el número de bobinas “n” alrededor del núcleo …

Creo que si conoces esta información … es fácil entender cómo funciona el transformador …

Piense en una relación de 10. 10 voltios al primario con 10 vueltas y 10 vueltas en el secundario y 10 voltios (transformador de aislamiento). Eso sería 1 voltio por vuelta dentro y fuera. Con un paso adelante tiene más turnos, digamos 12 turnos, con 1 voltio por turno en el primario, obtiene un voltio por turno en el secundario, por lo que 12 voltios de salida. Baje 2 vueltas menos, 8 voltios. Preste mucha atención al voltaje y la corriente nominal para ambos lados del transformador y manténgase en o por debajo de esos valores nominales. Buena suerte.

Power in = power out menos una pequeña pérdida. el poder es = VI. La relación de vueltas determina el voltaje en la salida. Entonces, si el voltaje es mayor, la corriente debe ser menor.