TRANSFORMADORESHUGO MANCINI

CI:22.330.313

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la 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. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.

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, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

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 se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

“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, por medio de la acción de un

campo magnético.”

Se puede considerar un transformador ideal, aquel en el que no existe ningún tipo de perdida, ni magnética ni eléctrica. Por lo tanto la ausencia de perdidas supone la inexistencia de resistencia e inductancia en los bobinados.

Como se puede observar en la figura, en el transformador ideal no hay dispersión de flujo magnético, por lo que el flujo se cierra íntegramente sin ningún tipo de dificultad. Las tensiones cambian de valor sin producirse ninguna caída de tensión, puesto que no se produce resistencias en los bobinados primario y secundario.

TRANSFORMADOR IDEAL

TIPOS DE TRANSFORMADORES

Se puede señalar que tal como denota su nombre, el transformador de núcleo de aire no posee un núcleo ferro magnético para enlazar las bobinas del primario y del secundario, en lo que se refiere a su estructura las bobinas están colocadas lo suficientemente cerca como para tener una inductancia mutua que determina la acción del transformador.

En el caso de un transformador con núcleo de aire se dice que es lineal cuando existe una relación lineal entre el flujo magnético y las corrientes en las bobinas.  Esto ocurre cuando las bobinas no se devanan sobre núcleos magnéticos.

TRANSFORMADOR NUCLEO DE AIRE

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.

INDUCTANCIA MUTUA

En el análisis de circuitos, la convención del punto es una convención usada para denotar la polaridad del voltaje de dos componentes mutuamente inductivos, tal como el devanado en un transformador.

La polaridad de todos los terminales punteados será la misma en cualquier momento determinado, suponiendo un transformador ideal sin inductancia de fuga.

Debido a que en la inductancia mutua se relacionan cuatro terminales la elección del signo en el voltaje no se puede hacer tomándolo como un inductor simple. Para esto es necesario usar la convención de los puntos la cual usa un punto grande que se coloca en cada uno de los extremos de las bobinas acopladas.

CONVECCION DE PUNTOS

Entonces sobre un circuito eléctrico donde es inconveniente indicar los devanados así como la trayectoria de flujo se emplea el método de convección de punto que determinará si los términos mutuos son positivos o negativos.

La convección de puntos se muestra en la siguiente figura:

CONVECCION DE PUNTOS

Bobinas mutuamente acopladas conectadas en serie con inductancia Positiva

Convección de Puntos para la bobinas anterior.

Convección de Puntos para la bobinas anterior.

Bobinas mutuamente acopladas conectadas en serie con inductancia negativa

Entonces, si la corriente a través de cada una de las bobinas mutuamente acopladas se aleja del punto al pasar por la bobina, el termino mutuo será positivo. Ahora si la flecha que indica la dirección de la corriente a través de la bobina sale del punto para una bobina y entra al punto para la otra el termino mutuo es negativo. Se debe tener en cuenta que la convección de punto muestra también el voltaje inducido en las bobinas mutuamente acopladas.

CONVECCION DE PUNTOS

Entonces, en el análisis de circuitos, la convención del punto es una convención usada para denotar la polaridad del voltaje de dos componentes mutuamente inductivos, tal como el devanado en un transformador. Por consecuencias, en el símbolo básico de un trasformador se introducen unos puntos para indicar la fase. En la mayoría de las fuentes de alimentación, la fase entre el primario y el secundario no es importante. Básicamente los puntos indican si el voltaje en el secundario se encuentra en fase con el voltaje del primario.

CONVECCION DE PUNTOS

INDUCTANCIA MUTUA: EJEMPLO

Ejemplo:Escriba las ecuaciones en malla para la red de transformadores de la

siguiente figura;

Solución:El termino mutuo es positivo para cada bobina y el signo de M en

es positivo, tal como se determina por la dirección de I1 e I2.Así;

CONVECCION DE PUNTOS: EJEMPLO

Para el siguiente circuito se desea encontrar el voltaje Vx:

Sabiendo que:

Solución:Se determinan las corrientes de malla I1 e I2 y se aplica LVK a cada

malla. Con la correcta utilización de la convención de los puntos se pueden escribir las ecuaciones de malla:

CONVECCION DE PUNTOS: EJEMPLO

Resolviendo este sistema de ecuaciones de la forma:

Se obtiene:

El voltaje buscado es igual a: