transformadores(9 informe f3)

7/27/2019 transformadores(9 informe f3)

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TRANSFORMADOR

El transformador es una de las ms importantes aplicaciones tcnicas de lainduccin. Se puede encontrar en todos los tamaos, como transformador de altatensin, en la transmisin de energa, o como transformador de baja tensin,

prcticamente, en todos los aparatos que se alimentan con la tensin de la red.

Los transformadores slo se pueden operar bsicamente con corriente alterna.Entre las funciones que cumplen se encuentran:

Transmisin de energa

Un transformador puede transportar energa, con

pocas prdidas, de un nivel de tensin a otro.

Adaptacin de tensin

Un transformador convierte tensiones, es decir,transforma tensiones en otras mayores o menores.

Separacin segura de la tensin de la red

Con frecuencia, la funcin principal de untransformador consiste en la separacin de

circuitos elctricos. Por ejemplo, dado que latensin de 230 V es peligrosa, la mayora de los transformadores para equipos

vienen diseados como transformadores de separacin, con dos devanadosseparados, que producen un aislamiento galvnico entre el lado "peligroso" y el"no peligroso".

Tambin existen los llamados autotransformadores que, a diferencia de lostransformadores de separacin, slo poseen un devanado y no producen ningn

aislamiento.

Principio del Transformador

Por lo general, los transformadores constan de

devanados acoplados magnticamente.Se diferencia entre el devanado primario, es

decir, el que consume potencia elctrica, y eldevanado secundario, es decir, el queentrega potencia elctrica. Igualmente, de


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modo anlogo se habla de

Tensin primaria u1y secundaria u2 Corriente primaria1y secundaria i2

Nmero de espiras del devanado primario n1y del secundario n2

Los transformadores tienen diversas formas. En los pequeos transformadores

monofsicos, como el que se muestra en el ejemplo, ambos devanados seencuentran arrollados en un slo lado del ncleo de hierro. Con esto se logra queel flujo magntico generado por una bobina se transmita casi por completo a laotra bobina. Las lneas de campo se encuentran prcticamente dentro del ncleo,

la dispersin es mnima y el circuito magntico se cierra a travs de los otroslados exteriores.

Si por el devanado primario circula una corriente, debido a la variacin del flujomagntico en el tiempo, en el devanado secundario se inducir una tensin. La

relacin entre las dos tensiones corresponder a la existente entre el nmero deespiras de los devanados. Las corrientes, al contrario, tienen una relacininversamente proporcional a la de los devanados:

Comportamiento

El transformador no se puede considerar de ningn modo como un componente

ideal, carente de dispersin y prdidas. En la prctica se determinan prdidas quese manifiestan en el calentamiento del transformador. Las causas de esto son:

Prdidas en los devanados debidas a la resistencia del alambre de

cobre Prdidas en el hierro debidas a corrientes parsitas y prdidas por

histresis, causadas por la inversin magntica del hierro

Para reducir estas prdidas, el ncleo deltransformador se construye de capas de chapas

individuales, aisladas entre s. Esto evita

considerablemente la formacin de corrientesparsitas. La chapa del transformador se construye de

material magntico suave, con una curva de histresisangosta.

Las prdidas resistivas son la causa especial de que


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la tensin secundaria del transformador con carga no permanezca constante, sino

que descienda. Este fenmeno se aprecia ms en los transformadores pequeos,que poseen devanados de alambre de cobre delgado.

1. Transformador sin Ncleo y con Ncleo.

Monte el siguiente arreglo experimental.

Pulse a continuacin STEP2, en la animacin, y complemente el transformador,como se indica, con el ncleo de hierro.

Conecte de nuevo el generador de funciones y observe la luminosidad de lalmpara.

1. Cmo se comporta la lmpara en el devanado secundario de untransformador con y sin ncleo?

Con el ncleo, la lmpara se enciende.

2. En el transformador, qu influencia ejerce un ncleo de hierro sobre latransmisin de energa?

El ncleo de hierro procura un buen acoplamiento magntico entre el devanadoprimario y el secundario.

La mayor parte de las lneas del campo magntico pasan por el interior del ncleo

de hierro.


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Gracias al ncleo de hierro, el flujo magntico generado por el devanado primario

se conduce a travs del secundario.

2. Relacin de Transformacin

Lea ambos instrumentos y transfiera los valores:

Voltmetro A: tensin primaria UPRIM= 1,77 V -----200 espirasVoltmetro B: tensin secundaria USEC= 0,77 V 100 espiras

Vare el nmero de espiras del transformador n1= 400, n2= 200. La animacinSTEP2 muestra la manera de hacerlo.

Lea ambos instrumentos y transfiera los valores:

Voltmetro A: tensin primaria UPRIM= 1,78 VVoltmetro B: tensin secundaria USEC=0,82 V

Calcule:

Tensin primaria/ tensin secundaria: UPRIM/ USEC= 2,17Espiras del primario/ espiras del secundario n1/ n2= 2

Cul afirmacin sobre la relacin de transformacin del transformador escorrecta?

Las tensiones se comportan casi de igual manera que el nmero de espiras

correspondientes


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Por qu razn, la tensin de salida es menor que lo esperado de acuerdocon la relacin entre el nmero de espiras de los devanados?

Porque el flujo magntico de dispersin hace que disminuya el flujo del devanadosecundario.

Porque el ncleo desarmable tiene un entrehierro muy grande, y esto hace que sepresente flujo de dispersin

3. Transformador con Carga

Cargue el transformador con los valores de resistencias indicados en latabla. En la animacin slo se muestra el primer caso, esto es, una carga

de 100 Los otros casos se obtienen conectando en serie y en paralelo

las dos resistencias de 100 . El valor 9999 representa el caso a circuito

abierto, es decir, sin carga. El valor de 10 se obtiene aproximadamente

con la lmpara.Lea los valores medidos en el voltmetro B y antelos en la tabla.

R / [Ohm] U2/ [V]

9999,0 1,32

200,00 1,28

100,00 1,23

50,00 1,15

10,00 1,06

Cul afirmacin sobre un transformador es correcta?

La tensin de sali da aumenta cuando la carga resistiva disminuye.


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CUESTIONARIO. (Transformador)

1. En qu se distinguen el devanado primario y el secundario deltransformador?

a) El devanado secundario tiene, bsicamente, menos espiras.b) El devanado pr imari o consume potencia.

c) El devanado secundario consume potencia.2. Cmo se comportan la tensin y la corriente en un transformador por cuyo

devanado primario circula corriente alterna?

a) Las tensiones primaria y secundaria se comportan de igual manera que elcorrespondiente nmero de espiras de los devanados.

b) Las corrientes primaria y secundaria se comportan de manera inversa alcorrespondiente nmero de espiras de los devanados.

3. Los transformadores no son componentes ideales. En la prctica se presentan

los siguientes problemas:a) Enfriamientob)Calentami ento debido a las prdidasc) Prdidas en el hierr o del ncleo debido a cor r ientes parsitasd)Prdidas en los devanados debido a la r esistencia del alambr e de cobre.e)Mal acoplamiento entre los devanados debido a la dispersin.f) Sensibilidad a los golpes.

4. En un transformador con carga resistiva...

a)La tensin del secundario disminuye.b) La tensin del secundario aumenta.

c) La tensin del secundario permanece constante.


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RELEES MAGNTICOS

1. FUNDAMENTO TERICO.-

En 1837, cuando Samuel Morse pudo hacer funcionar su telgrafo de registro deseales, desarrollado con el electroimn creado por J. Henry en 1824, fueel momento en el que naci el rel. Su nombre se deriva del francs y al comienzo

se utiliz en las comunicaciones para la retransmisin de mensajes, de modosimilar a las estaciones de relevos (relais) propias de la poca en que el correo eratransportado por diligencias tiradas porcaballos.

En la era de los bits y los Bytes sepodra pensar que los rels

electromecnicos estaran pasados demoda. Pero en la realidad, hoy en da sefabrican ms rels que nunca antes.

El rel es, en principio, un conmutadorque, con una corriente elctrica de muy

baja potencia, acciona contactosconmutadores que puedenconectar potencias mayores.

Los rels existen en muchas formas:

estable o monoestable (regresan a la posicin inicial)

biestables, conocido tambin como conmutador de control remoto

con diferentes cantidades de contactos de conmutacin

rels temporizadores (excitacin o desexcitacin con retardo) para diferentes tensiones de mando para diferentes corrientes de conmutacin

2. CONECTAR EL RELEE


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Qu sucede despus de que el rel se conecta a la tensin dealimentacin?

El rel emite un sonido de clic. La lmpara se enciende. El inducido con los contactos se mueve.

Diodo de Va Libre

El devanado de excitacin de un rel representa una

inductancia.

Tras la conexin, en el instante t1, en el devanado, se presentala tensin de la batera.

Al desconectar la corriente de excitacin, en el instante t2, la

energa elctrica almacenada en la inductancia causa unapunta de tensin negativa.

Las puntas de tensin pueden adoptar valores elevados y

causar interferencias o incluso el dao de los componentes

electrnicos conectados. Por esta razn, se las debe evitar.Con una medida tcnica sencilla, el diodo de va libre, se

pueden suprimir completamente estas puntas de tensin.

El diodo de va libre permite que, tras la desconexin de labatera, la corriente siga circulando brevemente, disipando la

energa electromagntica acumulada, sin que se presenten las

puntas de tensin.Observe el circuito de conmutacin y la forma de la tensin

al conectar y desconectar. Pulsando el botn verde, el circuito se complementar con un

diodo de va libre.

3. PUNTA DE INDUCCION


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a. Cmo se comporta una lmpara de efluvios conectada en paralelo aldevanado excitador del rel?

Se ilumina al momento de desconectar la tensin.

b. Cul es la razn para que la lmpara conectada en paralelo al

devanado de excitacin del rel se ilumine brevemente?

o Autoinduccin al desconectar la corriente

o Disipacin de la energa electromagntica almacenada.

o La tensin es mayor a 110 V por un breve instante

c. Cmo se comporta una lmpara de efluvios conectada en paralelo aldevanado de excitacin del rel con diodo de va libre?

No se enciende nunca.

d. Cul es la razn de la ausencia de una punta de induccin aldesconectar un rel con diodo de va libre?

o La corriente puede continuar circulando brevemente en el devanado deexcitacin

o Disipacin de la energa electromagntica almacenada en el circuito deldiodo de va libre

4. EXPERIMENTO DE INTERRUPTOR DE LAMINAS

Los interruptores de lminas constan de dos contactos de muelle, muy cercanos,

colocados dentro de un cuerpo de vidrio. Si el tubito de vidrio se encuentra cercade un campo magntico, los contactos adoptan polaridades distintas y se cierran

abruptamente. De este modo se establece la conexin elctrica entre amboscontactos.

Los interruptores de lminas se comportan de diferente manera, segn sea elmodo en que se acerca el imn al tubo.


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Arriba: Se encuentran presentes dos campos para dos puntos de

conmutacin. En la mitad del tubo los contactos permanecen abiertos.

Abajo: El campo se encuentra en la mitad del tubo. El interruptor delminas slo tiene un punto de conmutacin.

a) Cules afirmaciones sobre los puntos de conmutacin se confirmancon el experimento?

o Si el imn pasa horizontalmente, cerca del interruptor de lminas, apareceun punto de conmutacin.

o

Si un polo pasa cerca del interruptor de lminas, aparecen dos puntos deconmutacin

b) Reacciona el interruptor de lminas con mayor sensibilidad (inclusocon distancias mayores) cuando se acerca el imn vertical uhorizontalmente?

Es ms sensible al acercar el imn horizontalmente

5. CUESTIONARIO

El polo sur de un imn pasa delante del interruptor de lminas.

a. Cuntos puntos de conmutacin aparecen?

Dos puntos de conmutacin

b. Qu aplicaciones tiene el interruptor de lminas (reed)?o Registro de posiciones sin contactoo Mini interruptores encapsulados que puedan operar en ambientes

difciles

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