Comprensión de la inductancia de fuga
Una explicación de la inductancia de fuga en transformadores, por qué es importante y cómo realizar las mejores mediciones.
1. ¿Qué es la inductancia de fuga?
La inductancia de fuga es un componente inductivo presente en un transformador que resulta de la unión magnética imperfecta de un devanado con otro.
Cualquier flujo magnético que no una el devanado primario con el devanado secundario actúa como impedancia inductiva en serie con el primario, por lo tanto, esta "inductancia de fuga" se muestra en un diagrama esquemático como una inductancia adicional antes del primario de un transformador ideal.
En ciertas aplicaciones, como las fuentes de alimentación conmutadas y los balastos de iluminación, la inductancia de fuga del transformador puede desempeñar una función crítica en el diseño del producto. Por este motivo, la medición precisa de la inductancia de fuga suele ser una función de prueba importante para los fabricantes de transformadores.
Para evitar confusiones con otras características del transformador, esta nota técnica no hará referencia a otros componentes de pérdida como la resistencia del devanado o la capacitancia entre devanados.
Transformador ideal
En un transformador ideal teórico no hay pérdidas. Las tensiones se transforman en la relación directa de espiras y las corrientes en la relación inversa de espiras (figura 1). 
Transformador real
En un transformador real, es posible que parte del flujo en el devanado primario no llegue al devanado secundario.
Este flujo de "fuga" no participa en la acción del transformador y puede representarse como una impedancia inductiva adicional que está en serie con el devanado primario (figura 2). 
Transformador real más un espacio de aire
En ciertos diseños de transformadores, la inductancia de fuga debe ser una proporción mayor de la inductancia total y se especifica dentro de una tolerancia estricta.
La mayor proporción de inductancia de fuga generalmente se logra introduciendo un espacio de aire en el diseño del núcleo, reduciendo así la permeabilidad del núcleo y, por lo tanto, el valor de la inductancia primaria.
Por lo tanto, la relación de flujo que no une el devanado primario con el devanado secundario aumentará con respecto al flujo que une ambos devanados (figura 3). 
2. ¿Por qué es importante medir la inductancia de fuga?
La inductancia de fuga (LL) puede ser indeseable en un componente bobinado, en cuyo caso es importante medir el valor para demostrar que es bajo o, en algunas aplicaciones, como balastos de iluminación electrónicos y convertidores de potencia resonantes, la inductancia de fuga se introduce deliberadamente y su valor es una parte integral del diseño del circuito.
En estas aplicaciones, la inductancia de fuga proporciona un medio de almacenamiento de energía que es esencial para lograr el correcto funcionamiento del producto terminado.
Por lo tanto, es importante que el valor de la inductancia de fuga del transformador se encuentre dentro de los límites especificados.
3. ¿Cómo se mide la inductancia de fuga?
Cuando un medidor LCR se conecta al devanado primario de un transformador con terminales secundarios de circuito abierto (figura 4), el valor de la inductancia (L) comprende la inductancia primaria (LP) más la inductancia de fuga (LL). 
Dado que LL es una función dentro del transformador, claramente no es posible medir su valor directamente.
Por lo tanto, se debe utilizar un método para restar el valor de LP de la inductancia total medida.
Esto se consigue aplicando un cortocircuito a través de los terminales secundarios (figura 5).
Un cortocircuito perfecto dará como resultado cero voltios en los terminales de salida (figura 6) y, a través de la acción del transformador, también aparecerán cero voltios en la inductancia primaria.
Por lo tanto, el valor medido de la inductancia en los terminales primarios será la inductancia de fuga real (LL). 
Desafortunadamente, lograr un cortocircuito perfecto en el secundario de un transformador es difícil en un laboratorio y completamente impráctico en un entorno de producción.
En producción, es habitual que el cortocircuito se aplique manualmente o mediante un relé conmutable.
En estas condiciones, no se puede lograr un cortocircuito perfecto y se deduce que la tensión secundaria no será verdaderamente cero.
El voltaje atribuible al cortocircuito imperfecto aparecerá entonces en la inductancia primaria como un error de cortocircuito multiplicado por la relación de vueltas (figura 7). 
Ls/c se refleja en el primario como N 2 Ls/c porque, en cualquier devanado, L es proporcional al número de vueltas al cuadrado (L α N 2 ).
Por tanto, Ls/c se refleja en función de:
(Np/Ns)^2 = (Lp/Ls)
El valor medido de la inductancia primaria puede considerarse vectorialmente como la suma de la impedancia de fuga más la impedancia reflejada del error de cortocircuito. Esto se muestra en la figura 8. 
4. La solución tradicional
Para obtener el valor real de la inductancia de fuga, los ingenieros aplicarán cuidadosamente un cortocircuito soldado al secundario del transformador a probar y medirán el valor de la inductancia en el primario.
Este valor de inductancia se registrará como la inductancia de fuga "real" (por ejemplo, 150 μH).
Luego se medirá la inductancia en el mismo transformador después de que el cortocircuito soldado haya sido reemplazado por un clip de cortocircuito o un dispositivo con cortocircuito operado por relé, dependiendo de la técnica que se elija para la producción.
Se registra nuevamente la inductancia medida (por ejemplo, 180 μH).
Este valor, por supuesto, será mayor que el original porque incluye la inductancia de fuga real más la inductancia de error de cortocircuito.
La diferencia entre estos dos valores (en nuestro ejemplo, 30 μH) se utiliza luego en pruebas de producción como una compensación fija que se programa en un medidor LCR de producción para obtener una aproximación del valor correcto en presencia de un cortocircuito imperfecto.
En la práctica, es imposible lograr un cortocircuito basado en relé o manual que produzca exactamente el mismo error de cortocircuito cada vez.
Esta no repetibilidad del error de cortocircuito es tal que el desplazamiento fijo no puede proporcionar a un departamento de producción resultados precisos y repetibles.
Esto queda ilustrado en la siguiente tabla:
Verdadero LL | Valor de la medida | Desplazamiento fijo | Resultado | Aprobado/reprobado | |
| Medida n.° 1 | 150 μH | 180 μH | -30 μH | 150 μH | ✓ |
| Medida #2 | 150 μH | 200 μH | -30 μH | 170 μH | incógnita |
| Medida #3 | 150 μH | 250 μH | -30 μH | 17,5 μH | incógnita |
5. La solución Voltech
Voltech ha desarrollado sus probadores de la serie AT con una arquitectura y capacidad de procesamiento para eliminar el error de cortocircuito de la medición de inductancia primaria durante todas y cada una de las pruebas.
A continuación se muestra una versión simplificada de este proceso.
En primer lugar, como parte de la prueba LL, se realiza una medición silenciosa de la relación de vueltas de la pieza en prueba.
Esto se realiza a aproximadamente 1 voltio y a la misma frecuencia que la prueba LL programada.
El voltaje en el secundario también se mide cuando el secundario está en circuito abierto.
Esto nos da Vopen en el gráfico anterior.
En segundo lugar, con el cortocircuito (no ideal) aplicado al secundario, también se miden el voltaje y la corriente.
Esto nos da el punto V1/I1 en el gráfico.
Luego se extrapolan estos dos puntos (en la línea lineal V/I asumida) y se calculan nuevamente hasta donde V = 0 para obtener Ishort.
Este es el flujo de corriente esperado en el secundario bajo la condición de cortocircuito ideal, es decir, donde el cortocircuito es perfecto y no hay caída de voltaje en el secundario.
Este valor Ishort combinado con el resultado TR silencioso anterior se puede usar para calcular el efecto de corriente correspondiente en el lado primario y, por lo tanto, eliminarlo del resultado LL medido en el primario.
Esta es una versión simplificada de la técnica.
En realidad, las medidas son una combinación de medidas reales e imaginarias, por lo que la técnica se muestra vectorialmente a continuación.
Del diagrama vectorial primario se puede ver que cada medición es la suma del voltaje atribuible a la inductancia de fuga más el voltaje de error del cortocircuito secundario.
Antes de aplicar un cortocircuito, los probadores de la serie AT de Voltech miden la relación de vueltas del primario al secundario.
Luego, los probadores aplican automáticamente un cortocircuito, utilizando una matriz de relé interna, y miden el voltaje de cortocircuito en los pines secundarios del transformador.
El vector de este voltaje de cortocircuito se multiplica automáticamente por la relación de vueltas, lo que produce un "vector de error" que es igual al voltaje de error de cortocircuito reflejado en la medición primaria.
Luego, la inductancia de fuga se calcula a partir del valor de inductancia primaria total menos el vector de error primario que se ha calculado.
Este proceso permite que los probadores de la serie AT de Voltech proporcionen el verdadero valor de inductancia de fuga, independientemente de la variabilidad del cortocircuito. 
Verdadero LL | Valor de la medida | Composicion vectorial en tiempo real. | Resultado | Aprobado/reprobado | |
| Medida n.° 1 | 150 μH | 180 μH | ✓ | 150 μH | ✓ |
| Medida #2 | 150 μH | 200 μH | ✓ | 150 μH | ✓ |
| Medida #3 | 150 μH | 250 μH | ✓ | 150 μH | ✓ |
6. Conclusión sobre la inductancia de fuga
La inductancia de fuga es una característica crítica del transformador que presenta un desafío de medición particular tanto para los ingenieros de diseño como para los de pruebas de producción.
Al analizar los factores que afectan la integridad de la medición y desarrollar técnicas de medición innovadoras para superar estos factores, Voltech proporciona una solución única a un problema de variabilidad de la medición que enfrentan casi todos los fabricantes de transformadores.
Si tiene preguntas sobre cualquiera de las otras funciones de prueba disponibles para los probadores de transformadores de la serie AT de Voltech, no dude en contactarnos.