Saltar al documento
Te damos la bienvenida a StudocuInicia sesión para acceder a los mejores recursos de estudio
Usuario invitado
0seguidores
Subir
Página de inicioMy BibliotecaIA Pregunta
  • Todavía no tienes ningún elemento reciente.
My Biblioteca
  • Todavía no tienes ninguna asignatura.
  • Todavía no tienes ningún libro.
  • Todavía no tienes ninguna Studylists.

Tarea de investigacion 1, Construccion de un transformador monofasico

Materia

Maquinas electricas 1 (IE-421)

201 Documentos
Los estudiantes compartieron 201 documentos en este curso
Subido por:
Estudiante anónimo
Este documento ha sido subido por otro estudiante como tú quien decidió hacerlo de forma anónima
Universidad Nacional Autónoma de Honduras

Comentarios

Inicia sesión (Iniciar sesión) o regístrate (Registrarse) para publicar comentarios.

Otros estudiantes también vieron

Otros documentos relacionados

Vista previa del texto

EL TRANSFORMADOR

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

TRANSFORMADOR MONOFASICO IDEAL

El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, cuya explicación matemática se resume en las ecuaciones de Maxwell.

Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario o inductor, producida esta por la corriente eléctrica que lo atraviesa, se produce la inducción de un flujo magnético en el núcleo de hierro. Según la ley de Faraday, si dicho flujo magnético es variable, aparece una fuerza electromotriz en el devanado secundario o inducido. De este modo, el circuito eléctrico primario y el circuito eléctrico secundario quedan acoplados mediante un campo magnético.

La tensión inducida en el devanado secundario depende directamente de la relación entre el número de espiras del devanado primario y secundario y de la tensión del devanado primario. Dicha relación se denomina relación de transformación.

Se considera un transformador ideal aquel en el que no hay pérdidas de ningún tipo. En la práctica no es realizable, pero es útil para comprender el funcionamiento de los transformadores reales.

En un transformador ideal, debido a la inducción electromagnética, las tensiones en los devanados son proporcionales a la variación del flujo magnético que las atraviesa y al número de espiras del devanado. Puesto que el acoplamiento magnético de los devanados se considera perfecto, se deduce que la relación entre las tensiones es inversamente proporcional a la relación entre el número de espiras de los devanados. De este modo:

Se denomina relación de transformación a la relación de tensiones entre el primario y el secundario. También se puede expresar en función del número de espiras de los devanados.

Del mismo modo, al no considerarse ningún tipo de pérdidas, la potencia de entrada en el primario es igual a la potencia de salida en el secundario.

Transformador real

En la práctica, un transformador ideal no es físicamente realizable. Los transformadores reales se diferencian de los ideales en los siguientes aspectos:

 Los arrollamientos o devanados tienen resistencia eléctrica y capacidades parásitas.  En el interior del núcleo hay corrientes parásitas o corrientes de Foucault.  El ciclo de magnetización y desmagnetización del núcleo consume energía debido a la histéresis magnética.  El acoplamiento magnético de los devanados no es perfecto, que se traduce en una inductancia o flujo de dispersión.  La permeabilidad magnética del núcleo depende de la frecuencia.  La saturación magnética del núcleo provoca que la inductividad de los devanados no sea constante.  El núcleo varía ligeramente su geometría debido a la magnetostricción.

La resistencia de los devanados, la histéresis del núcleo y las corrientes parásitas producen pérdidas de energía. Las pérdidas de energía debidas a la resistencia eléctrica de los arrollamientos se denominan pérdidas en el cobre. Las pérdidas por el efecto de la histéresis y por las corrientes parásitas se denominan pérdidas en el hierro.

Las pérdidas en el cobre dependen cuadráticamente de la corriente de carga del transformador, es decir, del cuadrado de la intensidad de cada arrollamiento. Las pérdidas en el hierro son prácticamente independientes del nivel de carga del transformador, pero proporcionales al cuadrado de la densidad de flujo magnético del núcleo. Así mismo, las pérdidas por histéresis son proporcionales a la frecuencia eléctrica, mientras que las corrientes parásitas son proporcionales al cuadrado de la frecuencia.

El flujo magnético de dispersión provoca que la tensión en el secundario sea algo menor que en un transformador ideal.

La saturación magnética limita la frecuencia mínima de funcionamiento o, dicho de otro modo, dada una frecuencia y un número de espiras, limita la tensión máxima posible del primario. Si se sobrepasan dichos límites y se satura el núcleo, aparecen grandes corrientes el en primario con

Forma

Núcleo en columnas

Sección de un transformador trifásico de columnas.

Alrededor de cada columna se arrolla un devanado. Una culata superior y una culata inferior cierran el circuito magnético del núcleo.

Núcleo acorazado o núcleo envolvente[editar]

Además de las columnas, dos culatas laterales sin devanados se disponen a los lados. Evitan los flujos de dispersión.

Núcleo toroidal[editar]

Pequeño transformador con núcleo toroidal.

El núcleo consiste en un anillo (toroide), normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault.

Núcleo de grano orientado

Transformador de grano orientado.

El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas, pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus pérdidas.

Núcleo de aire

En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

Bobinas

Material

Las bobinas son generalmente de cobre enrollado en el núcleo. Según el número de espiras (vueltas) alrededor de una pierna inducirá un voltaje mayor. Se juega entonces con el número de vueltas en el primario versus las del secundario. En un transformador trifásico el número de vueltas del primario y secundario debería ser igual para todas las fases.

Disposición

El devanado primario y secundario se suelen arrollar uno dentro del otro. La razón es reducir al máximo la inductancia de dispersión y aprovechar al máximo el núcleo magnético disponible. Entre los arrollamientos es necesario una capa aislante, puesto que ambos funcionan a tensiones diferentes. Para evitar tener espesores de capa aislante demasiado gruesos, lo más habitual es encontrar el devanado de baja tensión arrollado sobre el núcleo y el devanado de alta tensión arrollado sobre el devanado de baja tensión.

Aislamiento

Debido a que las diferentes partes eléctricas de un transformador se encuentran a distintas tensiones, es necesario aislarlas entre sí para evitar la aparición de arcos eléctricos y consecuente degradación de los componentes. Existen varios tipos de aislamiento en un mismo transformador.

 Aislamiento entre arrollamiento y núcleo - En transformadores de alta tensión suele ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral.  Aislamiento entre distintos arrollamientos - En transformadores de alta tensión suele ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral.  Aislamiento entre espiras no consecutivas de un mismo arrollamiento - Dos espiras diferentes de un transformador tienen distintos niveles de tensión y deben ser aisladas. En transformadores de alta tensión puede ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral o una capa de laca sobre el cobre.

 Alimentar desde el lado de alta tensión con una tensión pequeña hasta que la corriente por el secundario alcanza su valor nominal.  Medir la tensión, corriente y potencia de entrada. El vatímetro indica las pérdidas totales en el cobre.

CALCULOS

Donde W son las pérdidas en el cobre medidas con el vatímetro V es el voltaje aplicado medido con el voltímetro I es la corriente de entrada medida con el amperímetro Req1 es la resistencia vista desde el primario Zeq1 es la impedancia total vista desde el primario Xeq1 es la reactancia vista desde el primario

PRUEBA DE CIRCUITOABIERTO

Esquema de circuito para prueba de circuito abierto

En ingeniería eléctrica, el ensayo de vacío es un método utilizado para determinar diversos parámetros de las máquinas eléctricas mediante pruebas realizadas sin carga aplicada.

En el caso de un transformador permite determinar la impedancia de vacío en la rama de excitación del mismo. El ensayo de vacío es esencial a la hora de caracterizar un transformador, puesto que la impedancia de vacío es uno de los parámetros fundamentales de su circuito equivalente.

PROCEDIMIENTO

Los pasos para llevar a cabo el ensayo de vacío de un transformador monofásico son los siguientes:

  1. El secundario del transformador se deja abierto.
  2. Se conectan los siguientes elementos de medida:  Un vatímetro al primario.  Un amperímetro en serie con el primario.  Un voltímetro al primario.
  3. Se aplica la tensión nominal del primario al primario.
  4. Por último, se anotan las medidas observadas y se realizan los cálculos oportunos.

CALCULOS

La corriente Io es muy pequeña.

Si W es la potencia medida en el vatímetro entonces:

Que la ecuación puede ser reescrita como:

Así:

IMPEDANCIA

Usando las ecuaciones anteriores, Xo y Ro se pueden obtener como:

Así:

O bien:

Transformadores variables

También llamados "Variacs", toman una línea de tensión fija (en la entrada) y proveen de tensión de salida variable ajustable.

Transformador de aislamiento

Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1 entre las tensiones del primario y secundario. Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la tensión de red y también para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, en equipos de electromedicina y donde se necesitan tensiones flotantes.

Transformador de alimentación[editar]

Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible térmico que corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos fusibles, no suelen ser reemplazables cuando se encuentran alojados en el interior de los devanados.

Transformador trifásico. Conexión estrella-triángulo.

Transformador de pulsos

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción) destinado a funcionar en régimen de pulsos. Su principal aplicación es transferir impulsos de mando sobre elementos de control de potencia como SCR, triacs, etc. logrando un aislamiento galvánico entre las etapas de mando y potencia.

Transformador de línea

Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Suelen ser pequeños y económicos. Además, suele proporcionar otras tensiones para el tubo (foco, filamento, etc.). Además de poseer una respuesta en frecuencia más alta que muchos transformadores, tiene la característica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados secundarios.

Transformador diferencial de variación lineal

Transformador diferencial de variación lineal (LVDT).

Artículo principal: Transformador diferencial de variación lineal

El transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés) es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. El transformador posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de un tubo. La bobina central es el devanado primario y las externas son los secundarios. Un centro ferromagnético de forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se desliza con respecto al eje del tubo.

Los LVDT son usados para la realimentación de posición en servomecanismos y para la medición automática en herramientas y muchos otros usos industriales y científicos.

Transformador con diodo dividido

Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo dividido porque está formado por varios diodos más pequeños repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo tan solo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicador.

Transformador electrónico

Está compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente su tamaño. También pueden formar parte de circuitos más complejos que mantienen la tensión de salida en un valor prefijado sin importar la variación en la entrada, llamados fuente conmutada.

Transformador de frecuencia variable

Son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para comunicaciones, medidas y control.

Transformadores de medida

Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relés.

¿Ha sido útil este documento?

Tarea de investigacion 1, Construccion de un transformador monofasico

Materia: Maquinas electricas 1 (IE-421)

201 Documentos
Los estudiantes compartieron 201 documentos en este curso

Universidad: Universidad Nacional Autónoma de Honduras

¿Ha sido útil este documento?
EL TRANSFORMADOR
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir
la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que
ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se
obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,
dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de
tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción
electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un
núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única
conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El
núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico,
aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se
denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en
cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso,
puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
TRANSFORMADOR MONOFASICO IDEAL
El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción
electromagnética, cuya explicación matemática se resume en las ecuaciones de Maxwell.
Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario o inductor, producida esta por la
corriente eléctrica que lo atraviesa, se produce la inducción de un flujo magnético en el núcleo de
hierro. Según la ley de Faraday, si dicho flujo magnético es variable, aparece una fuerza
electromotriz en el devanado secundario o inducido. De este modo, el circuito eléctrico primario y el
circuito eléctrico secundario quedan acoplados mediante un campo magnético.
La tensión inducida en el devanado secundario depende directamente de la relación entre el
número de espiras del devanado primario y secundario y de la tensión del devanado primario.
Dicha relación se denomina relación de transformación.
Se considera un transformador ideal aquel en el que no hay pérdidas de ningún tipo. En la práctica
no es realizable, pero es útil para comprender el funcionamiento de los transformadores reales.

Otros estudiantes también vieron

Otros documentos relacionados