TRANSFORMADORES

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten partiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna mayor o menor que la anterior en la salida del transformador.

Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores. También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias a tensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas.

CONSTITUCION Y FUNCIONAMIENTO

Constan esencialmente de un circuito magnético cerrado sobre el que se arrollan dos bobinados, de forma que ambos bobinados están atravesados por el mismo flujo magnético. El circuito magnético está constituido (para frecuencias industriales de 50 Hz) por chapas de acero de poco espesor apiladas, para evitar las corrientes parásitas. El bobinado donde se conecta la corriente de entrada se denomina primario, y el bobinado donde se conecta la carga útil, se denomina secundario.

La corriente alterna que circula por el bobinado primario magnetiza el núcleo de forma alternativa. El bobinado secundario está así atravesado por un flujo magnético variable de forma aproximadamente senoidal y esta variación de flujo engendra por la Ley de Lenz, una tensión alterna en dicho bobinado.

LIMITES DE FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR

Un transformador se proyecta para unas tensiones dadas de servicio en primario y secundario y una potencia máxima continua que puede obtenerse en su secundario. El incrementar la tensión en su primario, y por tanto la corriente en el mismo, lleva a la saturación del núcleo magnético, con lo que el mismo no es capaz de transferir más potencia al secundario y el exceso de potencia de entrada solo produce sobrecalentamientos del núcleo por corrientes parásitas, y del devanado primario, por efecto Joule, llevando a la rotura del devanado por fallo del aislante del mismo. Una espira en cortocircuito genera a su vez más calor y provoca el fallo total del devanado.

En un transformador es fundamental prever una correcta refrigeración del mismo, y a este fin, los de mayor tamaño (a partir de algunos kilowatios), están bañados en aceite refrigerante que actúa también como dieléctrico.

CARACTERÍSTICAS DEL TRANSFORMADOR:

Tipo:pasivo

Principio de funcionamiento: inducción electromagnética

Fecha de invención:zipernowsky, blathy y deri (1884)

Primera producción:1886

Símbolo electrónico:

Configuración:Dos terminales para el bobinado primario y dos para el bobinado

secundario o tres si tiene tap o toma central.

TIPOS DE TRANSFORMADORES

SEGÚN SUS APLICACIONES: TRANSFORMADOR ELEVADOR/REDUCTOR DE TENSIÓN

Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en lassubestaciones de

la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas

por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar

la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir

nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilización.

TRANSFORMADORES ELEVADORES

Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada. Esto quiere decir que la relación de transformación de estos transformadores es menor a uno.

TRANSFORMADORES VARIABLES

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

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. Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la tensión de red. También para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, en resistencias inesianas, en equipos de electro medicina y allí donde se necesitan tensiones flotantes entre sí.

TRANSFORMADOR DE ALIMENTACIÓN

Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible 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, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta -triángulo- (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ yY-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.

TRANSFORMADOR DE PULSOS

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción) destinado a funcionar en régimen de pulsos y además de muy versátil utilidad en cuanto al control de tensión 220 V.

TRANSFORMADOR DE LÍNEA O FLYBACK

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

dedeflexión 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

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.

TRANSFORMADOR CON DIODO DIVIDIDO

Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodorectificador 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 sólo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicador.

TRANSFORMADOR DE IMPEDANCIA

Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de

transmisión (tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en

los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la

baja de los altavoces.

ESTABILIZADOR DE TENSIÓN

Es un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la

tensión en el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de

tensión en el secundario quedan limitadas.

TRANSFORMADOR HÍBRIDO O BOBINA HÍBRIDA

Es un transformador que funciona como una híbrida. De aplicación en los teléfonos, tarjetas de red, etc.

BALUN

Es muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La línea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario del transformador.

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.

SEGÚN SU CONSTRUCCIÓNAUTOTRANSFORMADOR

El primario y el secundario del transformador están conectados en serie,

constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un

transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220 V a 125 V y

viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no

proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y el secundario.

TRANSFORMADOR CON NÚCLEO TOROIDAL

El núcleo consiste en un anillo, 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.

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.

TRANSFORMADOR DE 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.

TRANSFORMADOR DE NÚCLEO ENVOLVENTE

Están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersión.

TRANSFORMADOR PIEZOELÉCTRICO

Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunos convertidores de tensión para alimentar los fluorescentes del backlight de ordenadores portátiles.

DIODOS

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.

TIPOS DE DIODOS

DIODOS RECTIFICADORES:

Los diodos rectificadores son los que en principio conocemos, estos facilitan el paso de la corriente continua en un sólo sentido (polarización directa), en otras palabras, si hacemos circular corriente alterna a través de un diodo rectificador esta solo lo hará en la mitad de los semiciclos, aquellos que polaricen directamente el diodo, por lo que a la salida del mismo obtenemos una señal de tipo pulsatoria pero continua. Se conoce por señal o tensión continua aquella que no varía su polaridad.

DIODOS DE TRATAMIENTO DE SEñAL (RF)

Los diodos de tratamiento de señal necesitan algo más de calidad de fabricación que los rectificadores. Estos diodos están destinados a formar parte de etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales, etc.

DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP):

La capacidad formada en los extremos de la unión PN puede resultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual se está utilizando el diodo. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un capacitor de elevadas pérdidas.

DIODO ZENER:

Cuando se estudian los diodos se recalca sobre la diferencia que existe en la gráfica con respecto a la corriente directa e inversa. Si polarizamos inversamente un diodo estándar y aumentamos la tensión llega un momento en que se origina un fuerte paso de corriente que lleva al diodo a su destrucción. Este punto se da por la tensión de ruptura del diodo.

FOTODIODOS:

Algo que se ha utilizado en favor de la técnica electrónica moderna es la influencia de la energía luminosa en la ruptura de los enlaces de electrones situados en el seno constitutivo de un diodo. Los fotodiodos no son diodos en los cuales se ha optimizado el proceso de componentes y forma de fabricación de modo que la influencia luminosa sobre su conducción sea la máxima posible. Esto se obtiene, por ejemplo, con fotodiodos de silicio en el émbito de la luz incandescente y con fotodiodos de germanio en zonas de influencia de luz infrarroja.

DIODOS LED( LUMINISCENTES ):

Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ó más diodos led. Podemos encontrarlos en diferentes formas, tamaños y colores diferentes.

La forma de operar de un led se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión Pn en sentido directo. En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica.

Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color). Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo. El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles (Light ,Emmiting , Diode ) Además de los diodos led existen otros diodos con diferente emisión, como la

infrarroja, y que responden a la denominación IRED (Diodo emisor de infra-

rojos).

CARACTERISTICAS DEL DIODO:

TIPO: semiconductor

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: efecto Edison

FECHA DE INVENCION: John ambrose Fleming

SIMBOLO ELECTRONICO:

CONFIGURACION: ánodo y cátodo

HISTORIA

Aunque el diodo semiconductor de estado sólido se popularizó antes del diodo

termoiónico, ambos se desarrollaron al mismo tiempo. En 1873 Frederick

Guthrie descubrió el principio de operación de los diodos térmicos. Guhtrie

descubrió que un electroscopio cargado positivamente podría descargarse al

acercarse una pieza de metal caliente, sin necesidad de que éste lo tocara. No

sucedía lo mismo con un electroscopio cargado negativamente, reflejando esto

que el flujo de corriente era posible solamente en una dirección

Independientemente, el 13 de febrero de 1880 Thomas Edisonre-descubre el

principio. A su vez, Edison investigaba por qué los filamentos de carbón de las

bombillas se quemaban al final del terminal positivo. Él había construido una

bombilla con un filamento adicional y una con una lámina metálica dentro de la

lámpara, eléctricamente aislada del filamento. Cuando usó este dispositivo, él

confirmó que una corriente fluía del filamento incandescente a través del vació a la

lámina metálica, pero esto sólo sucedía cuando la lámina estaba conectada

positivamente.

CONDENSADORES

Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en

forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas

(generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.

CAPACIDAD: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-

6 F ), NANOFARADIOS (NF=10-9 F) Y PICOFARADIOS (PF=10-12 F).

TENSIÓN DE TRABAJO: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grososr del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.

TOLERANCIA: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.

POLARIDAD: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivoy negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

TIPOS DE CONDENSADORES:

1: ELECTROLITICOS:

Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 uf. Arriba observamos claramente que el condensador n° 1 es de 2200uf. Con una tensión máxima de trabajo de 25v.

2: ELECTROLÍTICOS DE LANTANO O GOTA DE AGUA:

Emplean como dieléctrico una finísima película de oxido de tantanio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tiene polaridad y una capacidad superior a 1 uf. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.

3: DE POLIESTER METALIZADO:

Suelen tener capacidades inferiores a 1 uf y tensiones de trabajo a partir de 63 v. tiene una estructura de laminas de policarbonato recubierto por un deposito metálico que se bobinan juntas.

4: DE POLIESTER:

Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores de bandera. Su capacidad suele ser máximo de 470nf

5: DE POLIESTER TUBULAR:

Similares alos anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.

6: CERÁMICO DE LENTEJA O DE DISCO:

Son los cerámicos más corrientes sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5pF y 47nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.

7: CERÁMICO DE TUBO:

Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen ( variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).