Esta pregunta puede parecer una pregunta estúpida a primera vista, pero está lejos de ser estúpida y, de hecho, cualquier persona con una mente inquisitiva que aprenda electromagnetismo por primera vez probablemente habrá hecho la misma pregunta. De hecho, me he encontrado con transformadores que han envejecido con el calor, lo que ha provocado que el revestimiento aislado de los cables se degrade en la medida en que algunos de los devanados del transformador comienzan a tocarse (cobre a cobre), creando tal condición implícita en la pregunta. Revelaré el efecto de tal falla dentro de un equipo eléctrico al final de mi respuesta, pero primero para una explicación más visual de lo que ya se ha explicado en otra parte.
Electro magnetismo básico
El siguiente es un ejemplo de, no una bobina, ni un electroimán o incluso un transformador, sino solo una pieza recta de alambre de cobre desnudo (sin aislar) alimentado desde una batería de + 10V. Esta batería, como todas las baterías, tiene una resistencia interna que fija el límite superior de la corriente que la batería puede suministrar en un cortocircuito a 10 A, que representa este cable gris grueso.
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Ahora, no solo tenemos una pieza de cable alimentada, sino tres, cada una de las cuales crea un flujo / campo magnético alrededor de sus respectivos cables en la dirección que se muestra para la dirección del flujo de corriente. Recuerde el principio del ‘sacacorchos’, mientras conduce dentro de un corcho de botella de vino gira el sacacorchos en sentido horario, de manera similar el flujo magnético es en sentido horario a medida que la corriente se aleja de usted.
Antes de continuar, asumí que los tres cables están lo suficientemente lejos el uno del otro como para no interactuar, por lo que la densidad del flujo magnético alrededor de cada cable (en Webers por metro cuadrado [veber pronunciado]), supuse que era 1 Wb / m2. Este flujo está presente en cualquier parte del cable que mida, por lo tanto, he mostrado cuatro puntos donde se midió el flujo. Por lo tanto, cada anillo de flujo representa 1 Wb / m2
Si ahora acercamos los cables lo suficiente como para que sus respectivos campos magnéticos interactúen, el resultado es el que se muestra a continuación (aunque solo una de las cuatro posiciones de flujo se ha ilustrado por simplicidad). El flujo ya no gira alrededor de cada cable porque, si se piensa en ello, el flujo de dos cables asociados cercanos giran en direcciones opuestas y, naturalmente, se cancelarían en ese punto. Por lo tanto, los campos magnéticos individuales se combinan naturalmente como se ilustra para crear una densidad de flujo magnético tres veces más fuerte que cualquier cable individual y, por lo tanto, es de 3 Wb / m2 en cualquier punto a lo largo del cable.
Obviamente hay aislamiento de aire entre cada cable, pero ahora acerquemos los cables tan juntos que los cables se toquen físicamente para ver el efecto:
El acto de unir los tres cables en efecto hace que sea un pedazo de cable de sección transversal más grande que he mostrado como un cable rectangular. La batería de +10 V no ve diferencia, ya que todavía es un cortocircuito en lo que respecta a la batería con la corriente de cortocircuito dictada por la resistencia interna de la batería, que todavía es de 10A. Entonces, como el flujo magnético es directamente proporcional a la cantidad de corriente que fluye, ya que solo fluye 10A, la densidad de flujo es de solo 1 Wb / m2. Tenga en cuenta que si hubieran estado fluyendo 30 A, entonces 3 Wb / m2 habrían sido la densidad de flujo en este caso.
Transformador en turnos cortos
Volviendo a los aspectos prácticos de los devanados de un transformador que comienzan a acortarse uno con el otro a medida que el aislamiento se rompe.
Bueno, por supuesto, todo el aislamiento no se rompe a la vez, por lo que los dos primeros devanados en corto se convertirán en un solo devanado a través de la explicación que se acaba de dar. El efecto será que, así como el cortocircuito de los cables en la ilustración anterior reduce la densidad de flujo, los devanados del transformador en corto reducen igualmente la densidad de flujo en un electroimán o transformador.
La diferencia con un transformador, por supuesto, es que se trata de voltajes de CA no CC y, por lo tanto, existe una propiedad con transformadores que no están presentes con electroimanes de CC y eso es ‘reactancia inductiva’. Esta reactancia inductiva es una resistencia al flujo de corriente creada dentro de los devanados del transformador por la naturaleza de la corriente alterna que fluye a través de los devanados. Por lo tanto, cuando los devanados se acortan entre sí dentro de un transformador, el flujo magnético se reduce y se produce una reducción en la reactancia inductiva que posteriormente provoca que la corriente de la fuente de voltaje de CA aumente.
Este aumento en la corriente crea más envejecimiento por calor más rápido el aislamiento alrededor de los devanados (ya que es el calor el que deteriora el aislamiento de todos modos) causando más cortocircuitos que reducen aún más la densidad de flujo, reduciendo posteriormente la reactancia inductiva y finalmente aumentando aún más la corriente alterna de la fuente de voltaje .
Finalmente, el resultado puede ser catastrófico dependiendo del tamaño del transformador, porque el calor aumenta rápidamente con la reacción en cadena que sigue. El resultado, la corriente ascendente quema el fusible de la red, pero a menudo no antes de que se vea humo saliendo del transformador debido a la quema del aislamiento.
