El núcleo no necesita ser circular, pero debe estar cerrado, de lo contrario, el flujo vinculado será muy bajo.
Además, el hecho de que la tubería esté vacía no mejora la situación, ya que el flujo se concentra donde hay una mayor permeabilidad, es decir, en el núcleo, pero la sección neta del núcleo en su caso es pequeña. De hecho, la mayor parte de la sección de la bobina está llena de aire, que tiene poca permeabilidad.
No puede cerrar el núcleo con un simple trozo de alambre de hierro. No será efectivo, ya que el flujo estará limitado en la sección más pequeña del cable. Tenga en cuenta que el flujo obedece a una especie de "ley de Ohm para circuitos magnéticos", llamada ley de Hopkinson .
El papel de la resistencia lo asume una cantidad conocida como reluctancia , que es proporcional a la sección neta del núcleo donde fluye el flujo. El flujo es análogo a la corriente. Por lo tanto, una pequeña sección limitará en gran medida el flujo. Dado que el papel del voltaje lo toma la fuerza magnetomotriz (MMF) que depende de la corriente en la bobina, puede comprender que con la misma corriente en el primario y una alta resistencia debido a un flujo restringido en una pequeña sección de cable , el flujo será pequeño y, por lo tanto, la corriente inducida en el secundario será pequeña.
Si intenta bombear más corriente en el primario, el resultado será que el núcleo se saturará (un efecto fuertemente no lineal), con la consecuencia de que su permeabilidad disminuirá drásticamente, anulando su intento.
Para tener suficiente acoplamiento entre las dos bobinas, necesita un circuito magnético cerrado con una reticencia sustancialmente baja. Por lo tanto, necesita una ruta cerrada hecha de material ferromagnético con una sección más o menos constante, ya que cualquier estrechamiento en la sección aumentará la reticencia.
EDITAR (provocado por un comentario útil de @Asmyldof)
Aunque, expliqué anteriormente por qué su configuración no es eficiente para un transformador de potencia , y la explicación sigue en pie, hay algunos problemas a tener en cuenta cuando se trata de la operación del transformador. Este interesante artículo sobre transformadores tiene buenas imágenes y profundiza en el tema con más detalle. Señalaré brevemente dos aspectos clave a continuación.
Como dije, para poder tener un alto acoplamiento entre el devanado primario y secundario, se necesita una baja resistencia y un núcleo cerrado. Esto requiere un núcleo sólido con una ruta magnética cerrada. En relación con su configuración, esto mejorará la situación, pero tenga en cuenta que el uso de un núcleo ferromagnético que también es conductor de electricidad, como el hierro, tiene sus inconvenientes.
Primero (y realmente importante para un transformador de potencia) hay pérdidas de potencia en el núcleo. Si el núcleo está hecho de un buen material conductor, se inducirán corrientes parásitas en su sección transversal y esto causará pérdida de potencia por calentamiento de Joule (como en una resistencia). Esta no es la única fuente de pérdidas en el núcleo, pero para los núcleos conductores suele ser la más relevante. Por lo tanto, al usar una barra de hierro sólido como núcleo del transformador, corre el riesgo de perder mucha energía al calentar el núcleo en sí (es por eso que los núcleos hechos de hierro no son sólidos, todavía están "llenos", sino que están laminados, es decir, hechos con muchas capas de material aislado).
El segundo aspecto clave es la saturación . Si aumenta la corriente primaria por encima de cierto límite, el núcleo se saturará y la permeabilidad disminuirá, por lo tanto, la reticencia aumentará. Tener un núcleo de circuito no completamente cerrado es, en este caso, beneficioso. De hecho, a veces los núcleos se construyen con un pequeño espacio de aire, es decir, el núcleo forma un circuito casi cerrado, pero no del todo. El pequeño espacio de aire tiene una resistencia mucho mayor que el resto del núcleo, por lo tanto, aumenta la resistencia general de núcleo + espacio, lo que parece malo, pero la ventaja es que el espacio ayuda a linealizar el núcleo, es decir, limita el efecto de saturación. Además, el espacio es muy pequeño (digamos sobre el grosor de una hoja de papel) y esto evita que el flujo se disperse en el espacio alrededor del núcleo, por lo tanto, no empeora demasiado el acoplamiento general.
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