¿Existe una ecuación que vincule la frecuencia con el voltaje en un transformador?

Estoy tan contigo (desconcertado con el efecto de frecuencia en el transformador).

Sé que el modelo del transformador es como la respuesta de Rushil Kishore. En aquel entonces, todavía estoy confundido por qué la frecuencia tiene un gran efecto en el tipo de núcleo.

No fue hasta hace poco que obtuve esto (lento), que la curva BH tiene MUCHO que ver con esto. No desea saturar el núcleo, o de lo contrario no tendrá una relación lineal entre el voltaje primario y secundario.

Si no tiene núcleo (es decir, núcleo de aire), tendrá un transformador perfecto ya que no se saturará. PERO, esto tendrá una inductancia de fuga masiva (por lo que su transformador es muy ineficiente).

Si tiene núcleo de ferrita, tendrá un transformador que es bueno para alta frecuencia, pero la ferrita se satura muy temprano. Por lo tanto, malo para la aplicación de energía.

Comprender la curva BH me ayudó mucho. Espero que esto te haga lo mismo.

http://www.micrometals.com/pcpar…

Ahí tienes. La frecuencia afecta su selección de núcleo (pero el modelo de transformador básico nunca le muestra esto).

Agregado más tarde:
Supongo que está buscando un “buen” modelo de transformador para modelar esta variación de frecuencia. Puedes comenzar aquí:
Modelado de transformadores

Lectura pesada para algunos (como yo), pero vale la pena.

O, comience la luz aquí:

Página en mtu.edu

No existe una ecuación directa, pero el modelado simple puede comprender la respuesta de frecuencia de un transformador.

Considere el modelo de transformador altamente simple que he mostrado a continuación. Las cosas clave a tener en cuenta es que la fuente tiene una resistencia Rs, el transformador tiene una inductancia magnetizante de Lm (dependiente de las vueltas en el devanado y la permeabilidad del núcleo) y una capacitancia distribuida (formada principalmente entre las vueltas de un devanado) de Cs en secundaria y Cp en primaria.
(Nota: un modelo completo también debe incluir inductancia de fuga, resistencia de bobinado, capacitancia de bobinado a bobinado, etc. Estoy ignorando esto por simplicidad)
Ahora, a la frecuencia de funcionamiento del transformador, las capacitancias distribuidas son de muy alta impedancia y se puede considerar que no existen. La impedancia ofrecida por Lm también es mucho mayor que Rs. La mayor parte del voltaje de la fuente cae a través de la impedancia total del transformador (la resistencia de carga tiene el mayor efecto en la impedancia total aquí). Por lo tanto, la respuesta de voltaje es más alta y plana alrededor de la frecuencia de operación recomendada.

A baja frecuencia, la impedancia de Lm (la impedancia es 2 * pi * freq * Lm) es baja, y comienza a desviar la impedancia total del transformador a un valor muy bajo. Gran parte del voltaje de la fuente cae a través de Rs. Y así, la reducción de la respuesta de magnitud a baja frecuencia.
Esta es la razón por la cual los transformadores hechos para operar a baja frecuencia de operación son voluminosos. Como puede ver en la explicación anterior, la inductancia Lm debe ser lo suficientemente alta a la frecuencia de operación. Para trabajar a una frecuencia de operación baja, debe compensar con una Lm alta. Para una Lm alta, debe tener una gran cantidad de vueltas del devanado. Por lo tanto, el transformador se vuelve voluminoso.

A alta frecuencia, la impedancia de Lm es alta, por lo que no hay problema con eso. Sin embargo, las capacitancias distribuidas (Cp y Cs) ahora comienzan a desviar la impedancia total del transformador. Entonces, la respuesta de voltaje se despliega a altas frecuencias.

Si bien lo anterior da una idea general detrás de la forma de la respuesta, está lejos de dar a alguien una respuesta de frecuencia precisa. No solo se han ignorado los otros parásitos, incluso los que he mostrado son en realidad no lineales y cambian con la frecuencia. Además, hay otros efectos, uno de los cuales se menciona en la respuesta de Marc Serra (la segunda mitad).

En un transformador ideal, la frecuencia no importa. Un transformador ideal podría incluso funcionar en CC, con una corriente primaria cada vez mayor. Si agrega las inductancias y resistencias del devanado del transformador a su circuito equivalente, tendrá una ecuación dependiente de la frecuencia.

La frecuencia también es importante si considera la saturación del núcleo, ya que los materiales de transformadores reales no mantienen sus buenas propiedades magnéticas a flujos muy altos. El flujo eléctrico máximo alcanzado en cada período se obtiene integrando la ley de Faraday. Cuanto menor sea la frecuencia, mayor será el valor máximo (como cuando integra la derivada del flujo [el voltaje] obtendrá un término de 1 / w).

No, pero la impedancia en un transformador (o cualquier inductor) está vinculada a la frecuencia.

X = 2πfL

Donde X es la impedancia en ohmios, π es Pi (3.14….), F se aplica a la frecuencia en Hz y L es la inductancia del inductor en Henrys.

Obviamente, a medida que la frecuencia disminuye (se acerca a DC), la impedancia inductiva también se acerca a cero.

No, de hecho, una de las cosas extremadamente maravillosas acerca de los transformadores es que no pueden y no harán NADA para desobedecer las leyes: si pones un voltio en un primario de una vuelta, obtendrás exactamente un voltio por cada vuelta en el secundario, Sin dudas, quejas o peros.

Es decir, ignorar las pérdidas de ohmios y los efectos de muy alta frecuencia.

Hay varios calibradores de voltaje de CA muy precisos que son MUY precisos, ya que solo tienen un transformador de laminación E- e I de código de hierro viejo y simple con tomas en cada vuelta, para que puedan asegurarse de que pueden emitir 0.1, 0.2,… 1.0 voltios, independiente de la frecuencia dentro de amplios rangos.