TRANSFORMADORES      

REPUBLICA  BOLIVARIANA  DE  VENEZUELA  UNIVERSIDAD  FERMIN  TORO  FACULTAD  DE  INGENIERIA  

CATEDRA  DE  CIRCUITOS  ELECTRICOS  II  

INTEGRANTE  BRYAN  HINOJOSA  

19170086  

INTRODUCCION  El  transformador  es  una  máquina  eléctrica  está4ca,  que  transforma  energía  eléctrica,  con  una  tensión  e  intensidad  determinada,  en  energía  eléctrica  con  tensión  e  intensidad  dis4ntas  o  iguales.    Los  transformadores  son  básicamente,  circuitos  magné4cos  con  dos  bobinas  que  convierten  energía  eléctrica  de  un  nivel  de   tensión  y   corriente  a  otro  nivel  de   tensión  y   corriente  diferente,   gracias  al  dis4nto  numero  de  vueltas  de  cada  uno  de  los  devanados  y  al  flujo  común,  variable  en  el  4empo,  que  ambos   enlazan.   Estas   caracterís4cas   lo   hacen   indispensable   en   aplicaciones   de   transmisión   y  distribución   de   energía   eléctrica   en   corriente   alterna.   El   transformador   de   dos   devanados   se  denomina  monofásico,  y  es  el  más  elemental.  En  circuitos  de  potencia   trifásicos  se  usan  bancos  de  tres  transformadores  monofásicos  o  bien  transformadores  trifásicos.    Hace   algo  más   de   un   siglo   que   se   inventó   el   Transformador.   Este   disposi4vo   ha   hecho   posible   la  distribución  de  energía  eléctrica  a  todos  los  hogares,  industrias,  etc.  Si  no  fuera  por  el  transformador  tendría  que  acortarse  la  distancia  que  separa  a  los  generadores  de  electricidad  de  los  consumidores.  Los   transformadores  pueden  transferir  energía  a   lugares   lejanos  en   forma  fácil  y  eficiente,  y  a  bajo  costo.  El  transformador  se  ha  conver4do  en  una  necesidad  en  la  vida  de  las  personas.  De  hecho  estos  son  forma  barata  de  transmi4r  corriente  en  todo  el  mundo.    En  conclusión,  los  transformadores  eléctricos  distribuyen  la  energía  eléctrica  con  gran  calidad  y  a  bajo  costo  a  las  casas.  La  ventaja  al  u4lizar  estos  disposi4vos  es  que  almacenan  la  energía  desde  su  fuente  y   la   transfieren  hacia  otra.  Este  4po  de  transformador  provee  de  suficiente  corriente  a   los  usuarios  evitando  daños  y  reduciendo  costos  en  la  factura  de  electricidad.    

¿QUE  ES  UN  TRANSFORMADOR?  

  Es   un   disposiHvo   electrico   que   uHlizando   las  propiedades  fisicas  de  la  induccion  electromagneHca  es   capaz   de   elevar   y   disminuir   la   tension   electrica,  transformar   la   frecuencia   (Hz),   equilibrar   o  desequilibrar   circuitos   electricos   según   la   necesidad  y  el   caso  especifico.  Transportar   la  energia  electrica  desde   las   centrales   generadoras   de   la   electricidad  hasta  las  residencias  domesHcas,   los  comercios  y  las  industrias.   Dicho   disposiHvo   electrico   tambien   es  capaz   de   aislar   ciruitos   de   corriente   alterna   de  circuitos  de  corriente  conHnua.  

 

FUNCION  

La  función  en  los  transformadores  es  cambiar  el  voltaje   o   corriente   en   un   sistema   eléctrico,   es  decir  puede  aumentar(Transformador  elevador)  o   disminuir   (Transformador   reductor)   el   voltaje  o  la  corriente.  

FUNCIONAMIENTO  DEL  TRANSFORMADOR  

•  Un   transformador  posee  dos  bobinados,  uno  primario  y  uno  secundario  que  se  arrollan  sobre  un  núcleo  magnéHco  común,  formado  por  chapas  magnéHcas  apiladas.  

•  Por  el  bobinado  primario  se  conecta  la  tensión  de  entrada,  y  por  el  secundario  obtendremos  la  tensión  de  salida.  

•  El   mismo   transformador   puede   actuar   como   elevador   o  reductor.  

•  El  transformador  es  considerado  como  una  máquina  eléctrica  estáHca,  que  es  capaz  de  cambiar   la   tensión  e   intensidad  en  C.A.  sin  modificar  la  frecuencia  ni  la  potencia  transferida.  

PARTES  •  Bobinado   Primario:   Transporta   la   corriente  suministrada  por  la  fuente  de  potencia.  

•  Bobinado   Secundario:   Se   encarga   de   inducir   las  corrientes  que    alimentan    a  la  carga.  

• Núcleo   Magné4co:   Es   el   encargado   de   canalizar   el  máximo  flujo  magnéHco  entre  las  dos  bobinas.  

•  Terminales:  Son  los  puntos  de  conexión.    

TIPOS  

•  De  Fuerza  o  Poder:   Son   transformadores  que    Henen   como   función   elevar   o   reducir   los  voltajes  a  valores  adecuados  según  el   trabajo  a  realizar.  

TIPOS  

•  De   Audio:   Son   aquellos   que   Henen   como  función   primordial   enlazar   dos   partes   de   un  circuito  o  aparato  de  sonido.  

TIPOS  

•  De   Radiofrecuencia:   Son   aquellos   forman  generalmente   los   diversos   circuitos   de  sintonía   y   los   transmisores   de   señales   de  radio.  

 TIPOS  DE  TRANSFORMADORES  

 

EL  TRANSFORMADOR  IDEAL  Un   transformador   ideal   es   una   máquina   sin  pérdidas,   con   una   bobina   de   entrada   y   una  bobina   de   salida.   Las   relaciones   entre   las  tensiones   de   entrada   y   de   salida,   y   entre   la  intensidad   de   entrada   y   de   salida,   se   establece  mediante  dos  ecuaciones  sencillas.  

DIFERENCIAS  ENTRE  EL  TRANSFORMADOR  IDEAL  Y  UN  TRANSFORMADOR  DE  NUCLEO  DE  AIRE  

Transformador  ideal:    

        -­‐El   transformador   ideal   no   Hene   pérdidas.   Ni   por   efecto   Joule   en   los  devanados,  ni  en  el  núcleo  por  corrientes  de  Focauld  y  por  Histéresis.    

-­‐En  vacío  (es  decir  sin  carga  en  el  secundario)  no  circula  nada  de  corriente  en  el  primario  en  un  transformador  ideal,    -­‐El   transformador   ideal   Hene   un   acoplamiento   perfecto   entre   primario   y  secundario,  es  decir  no  se  escapa  nada  del  flujo  magnéHco  primario  que  no  atraviese  el  secundario,  cosa  que  no  sucede  en  el  real.    

-­‐El  transformador  ideal  no  presenta  capacidades  parásitas  entre  espiras  de  un  mismo  devanado  ni  entre  los  devanados.  

DIFERENCIAS  ENTRE  EL  TRANSFORMADOR  IDEAL  Y  UN  TRANSFORMADOR  DE  NUCLEO  DE  AIRE  

Transformador  de  núcleo  de  aire:    

       -­‐Como  sabemos  el  paso  de  la  electricidad  produce  un  calor,  y  en  el  caso  que  nos  ocupa  del  transformador,  este  calor  se  considera  una  pérdida  de  potencia  o  de  rendimiento.  

         -­‐Circula  una  corriente  para  magneHzar  al  núcleo.            -­‐  Estos  Henen  pérdidas  en  las  bobinas,  porque  estas  bobinas  (primaria  y  

secundaria)  Henen  una  resistencia,  algo  con  lo  que  no  se  contaba  a  la  hora  de  analizar  el  transformador  ideal.  

         -­‐Los  núcleos  Henen  corrientes  parásitas  y  pérdidas  por  histéresis,  que  

son  las  que  aumentan  el  calor  o  temperatura  del  transformador    

BOBINADO  PRIMARIO  Y  SECUNDARIO  

COMO  SE  REFIERE  DEL  PRIMARIO  AL  SECUNDARIO  

COMO  SE  REFIERE  DEL  SECUNDARIO  AL  PRIMARIO    

 INDUCTANCIA  MUTUA  

 Es   un   fenomeno   basico   para   la   operación   del  transformador,   ocurre   cuando  dos  bobinas   se   colocan  una  cerca  a   la  otra,  al  pasar  una  corriente  por  una  de  ellas,  creara  un  campo  magneHco  cuyo  flujo  penetrara  a   traves   de   la   otra,   de   tal   manera   que   puede   inducir  una   fem  en  cada  una  por  el  efecto  de   la  otra.  Esta  es  proporcional   al   cambio   instantaneo   en   el   flujo   que  enlaza   a   una   bobina   producido   por   un   cambio  instantaneo  en  la  corriente  a  traves  de  la  otra  bobina.      

 INDUCTANCIA  MUTUA  

 L1  y  L2   representan   la  autoinductancia  o   inductancia  propia  de  cada  bobina,  mientra  que  M  representa  la  inductancia  mutua,  el  cual   es   un   parámetro   que   relaciona   el   voltaje   inducido   en   un  circuito  con  la  corriente  variable  en  el  Hempo  de  otro  circuito.  Se  define  como:  

Donde   k   se   conoce   como   el   coeficiente   de   acoplamiento   y   es  una   medida   del   grado   en   el   que   el   flujo   producido   por   una  bobina   enlaza   a   la   otra   (0   <   k   <   1).     Si   las   bobinas   no   están  acopladas,  entonces  k=0.    La   principal   aplicación   de   la   inductancia  mutua   en   los   circuitos  eléctricos  se  encuentra  en  los  transformadores.  

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  

La   convención   de   punto   nos   permite  esquemaHzar   el   circuito   sin   tener   que  p reocuparnos   por   e l   senHdo   de   los  arrollamientos.     Dada   más   de   una   bobina,   se  coloca  un  punto  en  algún  terminal  de  cada  una,  de  manera  tal  que  si  entran  corrientes  en  ambas  terminales   con   puntos   (o   salen),   los   flujos  producidos  por  ambas  corrientes  se  sumarán.  

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  Siguiendo   esta   convención,   las   bobinas  acopladas   presentadas   previamente   pueden  esquemaHzarse  de  la  siguiente  manera:  

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  

Regla   general:   si   ambas   corrientes   entran   (o  salen)  de   los  puntos,  el  signo  del  voltaje  mutuo  será  el  mismo  que  el  del  voltaje  autoinducido.      En  otro  caso,  los  signos  serán  opuestos.  

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  

Ejemplo:     S i   v ( t ) = 1 4 . 1 4   c o s ( 1 0 0   p i   +   2 0 ° ) ,  encontrar   V2(rms)   ,   I2(rms)   y   la   potencia  media  consumida  en  la  carga:  

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  

En  la  representación  fasorial:    

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  

  Según   los   senHdos   elegidos   para   las  corrientes,   I1   entra   a   un   punto   e   I2   sale   del  otro,   por   lo   tanto   el   signo   del   voltaje  mutuo  será  el  opuesto  al  del  voltaje  autoinducido:  

MÉTODO  DE  CONVECCIÓN  DE  PUNTOS  

La   manera   más   rápida   para   obtener   los   valores   eficaces  consiste   en   trabajar   directamente   con   el   voltaje   eficaz   de   la  fuente.  

CONCLUSION  Un  transformador  consta  normalmente  de  dos  bobinas  de  hilo  conductor  adyacentes,  enrolladas  alrededor  de  un  solo  núcleo  de  material  magné4co.  Se  u4liza  para  acoplar  dos  o  más  circuitos  de  corriente  alterna  empleando  la  inducción  existente  entre  las  bobinas.  Véase  Generación  y  transporte  de  electricidad.      La  inducción  ocurre  solamente  cuando  el  conductor  se  mueve  en  ángulo  recto  con  respecto  a  la  dirección  del  campo  magné4co.  Este  movimiento  es  necesario  para  que  se  produzca  la  inducción,  pero  es  un  movimiento  rela4vo  entre  el  conductor  y  el  campo  magné4co.  De  esta  forma,  un  campo  magné4co  en  expansión  y  compresión  puede  crearse  con  una  corriente  a  través  de  un  cable  o  un  electroimán.  Dado  que  la  corriente  del  electroimán  aumenta  y  se  reduce,  su  campo  magné4co  se  expande  y  se  comprime  (las  líneas  de  fuerza  se  mueven  hacia  adelante  y  hacia  atrás).  El  campo  en  movimiento  puede  inducir  una  corriente  en  un  hilo  fijo  cercano.  Esta  inducción  sin  movimiento  mecánico  es  la  base  de  los  transformadores  eléctricos.      Gracias  a  los  transformadores  se  han  podido  resolver  una  gran  can4dad  de  problemas  eléctricos  ,  en  los  cuales  si  no  fuera   por   estos   seria   imposible   resolver.   Los   transformadores   de   corriente   y   de   voltaje   han   sido   y   son   el  milagro  tecnológico  por  el  cual   los  electrodomes4cos   ,   las  maquinas   industriales   ,  y   la  distribución  de  energía  eléctrica  se  a  podido   usar   y   distribuir   a   las   diferentes   ciudades   del   mundo   ,   desde   las   plantas   generadoras   de   electricidad   ,  independientemente  de  la  generadora.        El  efecto  que  produce  una  elevada  densidad  de  corriente  sobre  un  conductor.  Se  origina  un  cierto  calentamiento  del  mismo,  así  como  una  caída  de  tensión  producida  por  la  resistencia  del  hilo  o  cable.        El    aislamiento  eléctrico    entre  los  devanados  de  un  transformador  viene  a  ser  la  capacidad  que  4ene  el  transformador  de  soportar  diferencias  de  tensión  altas,  sobre  todo,  entre  el  primario  y  el  secundario.      La  ventaja  de  disponer  de  un  buen  aislamiento.  La  protección  y  seguridad  del  circuito  conectado  al  secundario,  si  el  primario  se  enchufa  a  la  red  eléctrica.  Supone,  además,  una  seguridad  para  el  usuario.    

BIBLIOGRAFIA  •  hTp://www.transformadores.com  •  hTp://lapaginadelprofe.freeservers.com/transformadores.htm  •  Física  para  Ingenieros.  Editorial  Reverté  S.  A.  •  Tippler,  Paul.  •  Enciclopedia  Electrónica  •  Grolier  •  Encarta98  (español)