Relación de espiras de transformador

¿Qué calcula esta herramienta?

En un transformador ideal, la relación de tensiones es igual a la relación de número de espiras.

Ejemplo resuelto

230 V con 1000 espiras primarias y 100 secundarias produce idealmente 23 V.

Recomendaciones prácticas

• El transformador real presenta regulación y pérdidas.
• No uses esta fórmula sola para dimensionar núcleo o calibre de conductor.
• Comprueba aislamiento y frecuencia de operación.

Cuándo resulta útil

Relación ideal entre tensión y número de vueltas en transformadores.

Error común que conviene evitar

El modelo ideal ignora regulación, pérdidas de cobre, flujo de dispersión y magnetización.

Fórmulas completas del transformador ideal

En un transformador ideal todo el flujo magnético del primario atraviesa el secundario y no hay pérdidas. Cada espira concatena el mismo flujo, por eso la tensión por espira es igual en ambos devanados:

• Relación de tensiones: V_s / V_p = N_s / N_p, así que V_s = V_p · N_s / N_p
• Relación de transformación: a = N_p / N_s (a > 1 reductor, a < 1 elevador)
• Relación de corrientes: I_p / I_s = N_s / N_p, porque la potencia se conserva: V_p · I_p = V_s · I_s
• Impedancia reflejada: Z_p = Z_s · (N_p / N_s)²
• Espiras necesarias: N_s = N_p · V_s / V_p
• Pico tras rectificar: V_pico = V_s,RMS · √2 (menos la caída de los diodos)

Tabla de relaciones típicas

Son relaciones ideales. En la práctica, los transformadores reales se diseñan con unas pocas espiras más en el secundario para compensar la caída de tensión con carga.

Ejemplo resuelto: transformador para una fuente de 12 V

Se necesita un secundario de 12 V RMS que entregue 2 A, a partir de la red de 220 V.

1. Relación: a = 220 / 12 ≈ 18.33. Si el primario tiene 1100 espiras, el secundario necesita 1100 / 18.33 = 60 espiras.
2. Potencia en el secundario: 12 × 2 = 24 VA; se elegiría un transformador de unos 30 VA para tener margen.
3. Corriente ideal en el primario: I_p = 2 × 12 / 220 ≈ 0.109 A.
4. Tras un puente rectificador y un capacitor de filtro, el pico es 12 × √2 ≈ 16.97 V; restando unos 1.4 V de dos diodos, quedan unos 15.6 V de continua sin carga.

Ese último paso sorprende a menudo: un transformador “de 12 V” no da 12 V de continua, sino bastante más. Si necesitas 12 V estables, añade un regulador.

Errores comunes

• Usarlo en corriente continua: un transformador solo funciona con tensiones variables; en DC el primario se comporta como un cortocircuito limitado por su resistencia y se quema.
• Invertir la relación de corrientes: el lado de menor tensión lleva más corriente, no menos.
• Confundir RMS y pico: las tensiones nominales son RMS.
• Ignorar la frecuencia: un transformador de 60 Hz usado a 50 Hz trabaja con más flujo y puede saturarse.
• Diseñar el núcleo solo con la relación de espiras: el número absoluto de espiras depende de la sección del núcleo, la frecuencia y la densidad de flujo admisible.