Los transformadores se utilizan prácticamente en todos los productos electrónicos, y su principio es sencillo. Sin embargo, el proceso de bobinado de los transformadores puede tener diferentes requisitos según distintos escenarios de uso (distintos fines). Las funciones principales de los transformadores son: conversión de voltaje; transformación de impedancia; aislamiento; estabilización de voltaje (transformador de saturación magnética), etc. Las formas más comunes del núcleo de hierro utilizadas en los transformadores son los núcleos de tipo E y de tipo C.
1. Principios básicos de los transformadores
Cuando se aplica una tensión alterna senoidal U1 a ambos extremos de la bobina primaria, circula una corriente alterna I1 por el conductor y se genera un flujo magnético alterno ф1, que atraviesa tanto la bobina primaria como la secundaria a lo largo del núcleo de hierro, formando así un circuito magnético cerrado. En la bobina secundaria se induce una fuerza electromotriz (f.e.m.) de inducción mutua U2, y al mismo tiempo, ф1 también induce una f.e.m. de autoinducción E1 en la bobina primaria. La dirección de E1 es opuesta a la dirección de la tensión aplicada U1, aunque su amplitud es similar, limitando así el valor de I1. Para mantener la existencia del flujo magnético ф1, se requiere un cierto consumo de energía eléctrica, y el transformador presenta asimismo ciertas pérdidas. Aunque en este momento la bobina secundaria no está conectada a ninguna carga, sigue circulando una corriente determinada por la bobina primaria, a la que denominamos «corriente de vacío».
Si la bobina secundaria está conectada a la carga, se genera una corriente I₂ en la bobina secundaria y, como resultado, se genera un flujo magnético ф₂. La dirección de ф₂ es opuesta a la de ф₁, lo que provoca su mutua cancelación y reduce el flujo magnético total en el núcleo de hierro, disminuyendo así el voltaje de autoinducción primario E₁. Como consecuencia, I₁ aumenta, lo que indica una estrecha relación entre la corriente primaria y la carga secundaria. Cuando la corriente de carga secundaria aumenta, I₁ también aumenta y ф₁ aumenta asimismo; el incremento de ф₁ compensa exactamente la reducción del flujo magnético causada por ф₂ para mantener constante el flujo magnético total en el núcleo de hierro. Si no se consideran las pérdidas del transformador, puede suponerse que la potencia consumida por la carga secundaria de un transformador ideal es la potencia eléctrica obtenida por el primario desde la resonancia serie de potencia. Los transformadores pueden modificar el voltaje secundario cambiando, según sea necesario, el número de vueltas de la bobina secundaria, pero no pueden alterar la potencia consumida permitida por la carga.
2. Pérdidas del transformador
Cuando el devanado primario de un transformador se energiza, el flujo magnético generado por la bobina circula a través del núcleo de hierro. Como el propio núcleo de hierro también es un conductor, se induce una fuerza electromotriz en un plano perpendicular a las líneas del campo magnético. Esta fuerza electromotriz forma un bucle cerrado en la sección transversal del núcleo de hierro y genera una corriente que se asemeja a un remolino, por lo que recibe el nombre de «corriente de Foucault». Esta «corriente de Foucault» incrementa las pérdidas del transformador y provoca el calentamiento del núcleo de hierro, lo que resulta en un aumento de la elevación de temperatura del transformador. La pérdida causada por las «corrientes de Foucault» se denomina «pérdida en el hierro». Además, la fabricación de transformadores con devanados requiere una gran cantidad de cable de cobre, el cual posee resistencia. Cuando la corriente atraviesa dicha resistencia, consume cierta potencia, y esta pérdida suele transformarse en calor y disiparse. A esta pérdida la denominamos «pérdida en el cobre». Por tanto, la elevación de temperatura de los transformadores se debe principalmente a la pérdida en el hierro y a la pérdida en el cobre.
Debido a la presencia de pérdidas por hierro y cobre en los transformadores, su potencia de salida siempre es menor que su potencia de entrada. Por lo tanto, introducimos un parámetro de eficiencia para describir esto, donde η = potencia de salida / potencia de entrada.
Los productos transformadores fabricados por HV Hipot Electric Co., Ltd. incluyen: transformadores de prueba sumergidos en aceite de la serie YDJ, transformadores de prueba tipo seco de la serie GTB, transformadores de prueba inflables de la serie YDQ, analizador de capacidad de transformadores HTRL-V, analizador de características de carga en vacío y carga de transformadores HTBS-V, etc.