TRANSFORMADORES

INTEGRANTE

ELIGHEOR COHIL

19170084

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD FERMIN TORO

FACULTAD DE INGENIERIA

CATEDRA DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

INTRODUCCIONEl sistema eléctrico debe cumplir con la tarea de generar energía eléctrica en los lugares más idóneos para tal fin,

transformar esa electricidad a unas características propicias para transportarla grandes distancias, transformarla

nuevamente para poder ser distribuida en los centros de consumo y finalmente adaptarla a valores aptos para los usuarios.

Actualmente los sistemas operan con energía eléctrica en forma de corrientes alternas trifásicas, esto es debido a su

facilidad para modificar las tensiones de transporte por medio de transformadores. Otra razón para el uso de corrientes

alternas trifásicas es la simplicidad de los generadores y transformadores que trabajan con este tipo de corrientes, así

mismo resulta también más sencilla y económica la transmisión y la distribución de este tipo de corrientes.

Los transformadores eléctricos han sido uno de los inventos más relevantes de la tecnología eléctrica. Sin la existencia de

los transformadores, sería imposible la distribución de la energía eléctrica tal y como la conocemos hoy en día. La

explicación es muy simple, por una cuestión de seguridad no se puede suministrar a nuestros hogares la cantidad de Kw

que salen de una central eléctrica, es imprescindible el concurso de unos transformadores para realizar el suministro

doméstico.

Sabiendo la importancia del transformador para la vida moderna, pasemos a definir qué es exáctamente el transformador.

El transformador básico es un dispositivo eléctrico construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de tal

forma que al paso de una corriente eléctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética

que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio físico lo que se

viene a llamar una transferencia de potencia.

También se puede definir de la siguiente manera, aunque esta nueva definición hace hincapié en su funcionalidad:

El transformador

Es un dispositivo eléctrico que utilizando las propiedades físicas de la inducción electromagnética es capaz de elevar y

disminuir la tensión eléctrica, transformar la frecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrar circuitos eléctricos según la

necesidad y el caso específico. Transportar la energía eléctrica desde las centrales generadoras de la electricidad hasta las

residencias domésticas, los comercios y las industrias. Dicho dispositivo eléctrico también es capaz de aislar circuitos de

corriente alterna de circuitos de corriente continua.

Hace algo más de un siglo que se inventó el Transformador. Este dispositivo 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.

Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético (eléctrico y

magnético) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una

corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la

potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin

pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida). Ojo no hay

transformadores de corriente continua . Como la mejor forma de transportar la

corriente eléctrica es en alta tensión, pero después hay que disminuirla hasta

220V al llegar a las viviendas, solo es posible transportar la corriente en c.a. ya

que existen transformadores. Nunca se transporta en c.c.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción

electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas

devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Este conjunto de vueltas se

denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de

entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje

transformado.

Transformador

Es una máquina estática que se utiliza para aumentar o disminuir tensiones en corriente alterna sin alterar en el proceso la frecuencia de ésta.

Consta de las siguientes partes:

Núcleo: Compuesto por chapas ferromagnéticas

Bobinado primario: Es la parte del transformador que se conecta a la red de C.A.

Bobinado secundario: Es la parte del transformador por la que se obtiene la tensión transformada.

Características constructivas de

un transformador

Teniendo en cuenta todo loanterior, se construyen losnúcleos del tamaño másapropiado, mediante unconjunto de chapas apiladas,sujetas posteriormente contornillos.

El formato normal es eldenominado E-I compuesto porchapas con estas formas. Otroformato el T&U

El carrete conteniendo elbobinado se suele acoplarsiempre a la rama central de laE.

El hilo conductor esta aislado

con una capa de esmalte.

La potencia del transformador

depende de la sección del hilo y

el tamaño del núcleo.

Funcionamiento de un transformador

1. Transformar una tensiónalterna en otra tensiónalterna de diferentemagnitud. Siendoreversible.

2. El bobinado primario seconecta directamente a lared eléctrica.

3. Se crea un campoelectromagnético quecircula por el núcleo y quellega hasta el bobinadosecundario.

4. En todo este procesose mantiene constantela frecuencia originalde la red, 50 Hz, aigual que cualquiervariación de la tensiónen el primario sereflejaránproporcionalmente enel secundario.

5. Sus tres parámetros

son su tensión de

secundario, su

potencia nominal y su

factor de regulación.

Tipos de transformadores

Transformador

reductor. La tensión

obtenida en el

secundario es inferior

que la tensión en el

primario. Se debe

cumplir que el

número de espiras del

primario N1 sea mayor

que las del secundario

N2.

Tipos de transformadores

Transformador

elevador. La tensión

obtenida en el

secundario es superior

que la tensión en el

primario. Se debe

cumplir que el número

de espiras del primario

N1, sea menor que las

del secundario N2.

Aislamiento eléctrico de un

Transformador

1. El aislamiento posee la

capacidad que tiene el

transformador de

soportar diferentes

tensiones altas, sobre

todo entre el primario y

secundario.

2. La ventaja de disponer de

un buen aislamiento es la

protección y seguridad del

circuito conectado al

secundario, si el primario

se conecta a la red

eléctrica. Supone además

una seguridad para el

usuario.

El aislamiento eléctrico entre devanados de un

transformador es muy importante:

Clasificación de los transformadores

Transformador de alimentación

Transformador de

audiofrecuencia

Transformador de alta

frecuencia

DIFERENCIAS ENTRE UN TRANSFORMADOR

REAL Y UN TRANFORMADOR IDEAL

TRANSFORMADOR IDEAL TRANSFORMADOR DE

NUCLEO DE AIRE

Las pérdidas por la bobina, debido a las

resistencias parásitas son iguales a cero.

Los trasformadores reales tienen perdidas de

bobinas porque poseen resistencias.

Toda la potencia producida por el primario se

transmite al secundario sin perdida.

Poseen núcleos con corrientes parasitas y

perdidas que aumentan el calor.

Se basan primordialmente en los

componentes que integran el transformador

real o núcleo del aire y las perdidas por

calentamiento.

El acoplamiento entre la primaria y

secundaria es más conveniente describir en

términos de la inductancia mutua.

La relación de tensiones de entrada y salida

es igual a la relación de números de espinas

de los bobinados.

El flujo de la bobina primaria no es

completamente capturado por la secundaria,

por lo cual hay que tener en cuenta el flujo

de dispersión.

El grado de acoplamiento (inductancia

mutua) entre los bobinados de un

transformador de núcleo de aire es mucho

menor que el de un equivalente de núcleo de

hierro del transformador.

Debido a las caídas de tensión internas, en el

transformador real en carga, la tensión del

secundario pierde su proporcionalidad

respecto de la del primario.

COMO SE REFIERE DEL PRIMARIO AL

SECUNDARIO

El transformador esta basado en los fenómenos de inducción

electromagnética. Consta de un núcleo de chapas magnéticas, al que

rodean dos devanados, denominados primarios y secundarios.

Al conectar el devanado primario a una red de c.a. se establece un

flujo alterno en el circuito magnético, que a su vez. Inducirá las fem en

el o los devanados secundarios.

El primario recibe la potencia de la red, por lo tanto se debe considerar

como un receptor o un consumidor. Por el contrario, el secundario se

une al circuito de utilización, donde se puede considerar como un

generador.

En resumen, el transformador es un aparato estático de inducción

electromagnética destinado a transformar un sistemas de corrientes

variables en otro o varios sistemas de corrientes, cuyas tensiones e

intensidades son generalmente diferentes aunque de la misma

frecuencia.

Relación de transformación Primaria y

Secundaria

Las propiedades de transformación dependen casi por completo del número de espirasdel primario y el secundario y en el caso ideal, la relación entre la tensión obtenida enel secundario o salida y el de entrada al primario será la relación entre el número deespiras de ambos.

Especificaciones:

Tensión primario

Tensión secundario

Corriente secundario

Potencia secundario

Relaciones básicas:

VP NP IS

----- = ------ = ------

VS NS IP

VP es el voltaje en el primario

VS es el voltaje en el secundario

NP es el número de vueltas en el primario

NS es el número de vueltas en el secundario

IP es la corriente en el primario

IS es la corriente en el secundario

Flujo de Dispersión del Primario

Nota:

El flujo de la bobina primaria es común a la bobina secundaria

Flujo del secundario = 0

Flujo de dispersión = 0

Flujo de Dispersión del Secundario

Nota:

El flujo de la bobina primaria es común a la bobina secundaria

Flujo del secundario = 0

Flujo de dispersión = 0

La inductancia mutua es un fenómeno básico para la operación del

transformador, un dispositivo eléctrico que se usa actualmente en casi

todos los campos de la ingeniería eléctrica. Este dispositivo es una parte

integral en los sistemas de distribución de potencia y se encuentra en

muchos circuitos electrónicos e instrumentos de medición.

Esta se presenta cuando dos bobinas se encuentran dentro del alcance

magnético, una de la otra, de tal modo que las líneas de fuerza se

enlazan con el devanado de la segunda, se llama acoplamiento, y si

todas las líneas de la una atraviesan a las vueltas del devanado de la

otra, tendremos un acoplamiento unitario. Pueden existir diversos

porcentajes de acoplamiento, debido a la posición mecánica de las

bobinas. el símbolo para la inductancia mutua es la letra M, su

unidad de medida es el Henry.

El transformador está formado por dos bobinas colocadas de modo

que el flujo cambiante que desarrolla una enlace a la otra, como se

aprecia en la figura.

Esto producirá un voltaje inducido a través de cada bobina. Para

diferenciar las bobinas, aplicaremos la convención de los

transformadores de que:

La bobina a la que se aplica la fuente de alimentación se

denomina el primario y la bobina a la que se aplica la carga se

conoce como el secundario.

Para el primario del transformador de la figura la aplicación de la

Ley de Faraday tendrá como resultado:

Lo que pone de manifiesto que el voltaje inducido a través del

primario es directamente proporcional al número de vueltas en el

primario y a la velocidad de cambio del flujo magnético que enlaza la

bobina primaria. O a partir de la ecuación:

Lo cual revela que el voltaje inducido a través del primario es

directamente proporcional a la inductancia del primario y a la velocidad

de cambio de la corriente a través del devanado primario.

La magnitud de es, el voltaje inducido a través del secundario, se

determina mediante

En donde Ns es el número de vueltas en el devanado secundario y

Om es la parte del flujo primario tetap que enlazar el devanado del

secundario. Si todo el flujo del primario enlaza el secundario, en tal

caso:

El coeficiente de acoplamiento entre dos bobinas se determina

mediante

Debido a que el nivel máximo de «1>m es «1>p, el coeficiente de

acoplamiento entre dos bobinas nunca puede ser mayor que l.

El coeficiente de acoplamiento entre varias bobinas aparece en la

figura. Observe que, para el núcleo de hierro, k se aproxima a 1,

mientras que para el núcleo de aire, k es considerablemente menor. Se

dice que las bobinas con bajos coeficientes de acoplamiento tienen un

acoplamiento débil.

Para el secundario, tenemos.

La inductancia mutua entre las dos bobinas de la figura se

determina mediante

Observe en las ecuaciones anteriores que el símbolo para la

inductancia mutua es la letra M, y que su unidad de medida, al igual que

para la auto inductancia, es el Henry. En forma textual, las

ecuaciones plantean que

La inductancia mutua entre dos bobinas es proporcional al cambio

instantáneo en el flujo que enlaza a una bobina producido por un

cambio instantáneo en la corriente a través de la otra bobina.

En términos de la inductancia de cada bobina y el coeficiente de

acoplamiento, la inductancia mutua se determina mediante:

Entre más grande es el coeficiente de acoplamiento (enlaces de flujo

más grandes), o entre más grande es la inductancia de cualquier bobina,

m4s alta es la inductancia mutua entre las bobinas. Relacione este hecho

con las configuraciones.

El voltaje del secundario es también se encuentra en

términos de la inductancia mutua

Convención de puntos

Si una corriente ENTRA

en la terminal punteada

de una bobina, la

polaridad de referencia

de la tensión mutua en

la segunda bobina es

positiva en la terminal

punteada de la segunda

bobina.

Si la corriente deja la

terminal punteada d3e

una bobina, la

polaridad de

referencia de la

tensión mutua en la

segunda bobina es

negativa en la

terminal punteada de

la segunda bobina.

Calcule las corriente fasoriales I1 e I2, en el circuito:

Solución:

Para la bobina 1, la LTK da para la bobina 2, la LTK da

-12 +(-j4 +j5) I1 - j3 I2 = 0 -3jI1 + (12+j6) I2 = 0

jI1 - j3 I2= 12 𝐼 =12+𝑗6 𝐼2

𝑗3

I= (2-j4) I2

12∠ 0° 𝑉

−𝑗4Ω 𝑗3Ω𝑗6Ω

12Ω

j5Ω

Sustituyendo esto en la ecuación que nos queda de la primera bobina

encontramos el valor de una de las corriente:

(j2 + 4 – j3) I2 = (4 - j) I2 - 12 ó 𝐼2 =12

4 − 𝑗=

2.91 ∠ 14.04° 𝐴

Ya encontrada I2 , sustituimos en la ecuación de I1

𝐼1 = (2 − 𝑗4)𝐼2 = (4.472 ∠ − 63.43 °)(2.91 ∠14.04°)

𝐼1 = 13.01 ∠ − 49.39° 𝐴

Por se bobinas acopladas, el signo de la tensión mutua V2 esta

determinada por la polaridad de referencia para V2 y la dirección de I1,

puesto que I1 entra a la terminal punteada de la bobina 1 y V2 es positiva

en la terminal punteada de la bobina 2, la tensión mutua es +𝑀𝑑𝐼1

𝑑𝑡

CONCLUSIONUn transformador es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión en un circuito eléctrico de AC, manteniendo la

frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, o sea, 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, tamaño, etc.

El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de

inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.

Un transformador elevador recibe la potencia eléctrica a un valor de voltaje y la entrega a un valor más elevado, en tanto que un transformador

reductor recibe la potencia a un valor alto de voltaje y la entrega a un valor bajo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por

dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. 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.

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como

generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.

Se denomina generador eléctrico a todo aquel dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos,

llamados polos, o terminales. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta

transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada

también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz

(F.E.M.) la cual produce energía del tipo electricidad.

Una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la

frecuencia. 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

esto es el transformador.

Cuando Faraday experimento con los campos magnéticos nunca pensó que daría los primero pasos para la invención de una maquina eléctrica tan

importante en nuestras vida, ya que, lo encontramos en la mayoría de los elementos eléctrico y electrónicos que usamos en nuestra vida

cotidiana.

BIBLIOGRAFIA• Vadez, Carlos J., "Transformadores , Operaciones y

Uso", Editorial Sistes, Madrid, España, 1999

• "Transformadores y Bobinas, Mc Grawhill, Madrid,

España, 2001

• "Guía Practica de Energía y Electrónica" Págs. 154-167,

Editorial Cultura, 1995, Madrid España.

• http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

• http://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.sh

tml