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Cuando dos inductores (L₁ y L₂) son atravesados por un flujo magnético común, se produce un acoplamiento magnético que da lugar a un fenómeno de inducción mutua que se caracteriza por la denominada inductancia mutua (L₁₂). En la figura 2.30 se muestran estos dos inductores como un elemento circuital de cuatro polos (tetrapolar), agrupados dos a dos.

Figura 2.30. Inductancia mutua.

El comportamiento de este cuadripolo viene dado por el sistema de ecuaciones siguiente:

La corriente i₁(t) que atraviesa el circuito primario (1-1’) induce por acoplamiento una tensión L₁₂di₂(t)/dt en el circuito secundario (2-2’). Esta tensión se añade algebraicamente a la tensión inducida en L₂ por la corriente i₂(t). Recíprocamente, i₂(t) induce en el circuito primario una tensión L₁₂di₂(t)/ dt que se añade algebraicamente a la tensión L₁di₂(t)/dt.

Se llama factor de acoplamiento a la magnitud:

Cuando k = 1, se dice que el acoplamiento es perfecto.

En función del circuito en el que esté emplazado este acoplamiento magnético, puede suceder que, en todo instante, sea nula o bien la corriente i₁(t) o bien la corriente i₂(t) (como ejemplo, ver apartado 4.5.1. Convertidor de retroceso (flyback). Por el contrario, puede suceder que, en todo instante, la presencia de una corriente i₁(t) implique una corriente i₂(t) diferente de cero (como ejemplo, ver apartado 4.5.2. Convertidor directo (forward). En este último caso, se dice que este acoplamiento magnético constituye un transformador. Se denomina transformador ideal al transformador con factor de acoplamiento k = 1.

Considerando ideal el transformador de la figura 2.31, la aplicación de la tensión u (t) a las N1 espiras del primario da lugar a una variación de flujo magnético que íntegramente verán las N2 espiras del secundario. Por tanto se cumplirá:

Por el principio de la conservación de la energía se cumplirá:

y en consecuencia:

Figura 2.31. Transformador monofásico.

En la figura 2.32 se muestra el modelo PSIM de un transformador monofásico, donde:

 RP la resistencia del devanado primario

 RS la resistencia del devanado secundario

 LP la inductancia de fugas del devanado primario

 LS la inductancia de fugas del devanado secundario

 Lmp la inductancia magnetizante vista desde el devanado primario

 NP número de vueltas en el devanado primario

 NS número de vueltas en el devanado secundario

Siendo:

Figura 2.32. Modelo PSIM de transformador monofásico.