asignacion #5, presentacio0 n 2
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Los transformadores (a veces llamados "transformadores de
voltaje" ); son dispositivos usados en circuitos eléctricos para cambiar el
voltaje de la electricidad que fluye en el circuito. Los transformadores se
pueden utilizar para aumentar (llamado "intensificación") o disminuir
("reducción") el voltaje.
El principio de inducción electromagnética es lo que hace que los
transformadores trabajen. Cuando una corriente atraviesa un
alambre, crea un campo magnético alrededor del alambre. De la misma
manera, si un alambre está en un campo magnético que está
cambiando, fluirá una corriente por el alambre. En un transformador, un
conductor lleva corriente a un lado. Esa corriente crea un campo
magnético, que a cambio produce una corriente en el conductor al otro
lado del transformador. La segunda corriente fluye fuera del transformador.
De hecho, ambos alambres en un transformador están envueltos en una
bobina alrededor de un núcleo de hierro
TRANSFORMADOR IDEAL TRANSFORMADOR DE
NUCLEO DE AIRE
Esta construido por un núcleo de
chaspas que atrapan el flujo
producido por el arrollamiento
primario produciendo una tensión
inducida en otro arrollamiento
secundario,
Los trasformadores reales tienen
perdidas de bobinas porque estas
bobinas tienen unas resistencias algo
que no tiene el transformador ideal.
Toda la potencia producida por el
primario se transmite al secundario
sin perdida.
los nucleos tienen corrientes
parasitas y perdidas por histeresis
que son los que aumentan el calor
del trasformador real.
Se basan primordialmente en los
componentes que integran el
transformador real o núcleo del aire y
las perdidas por calentamiento. El
paso de la electricidad produce calor,
y en el caso del trasformador este
calor se considera una perdida de
rendimiento.
El flujo de la bobina primaria no es
completamente capturado por la
bobina secundaria en el caso
practico de un transformador real, por
tanto, debemos tener en cuenta el
flujo de dispersión.
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. En el trabajo
que a continuación analizaremos tres de las aplicaciones básicas de un
transformador: aumentar o disminuir el voltaje o la corriente, funcionar
como un dispositivo que iguale la impedancia y aislar (sin conexión física)
una parte de un circuito de otra..
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 dell 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
1. Dos bobinas están colocadas de tal forma que su inductancia mutua es 75 miliHenrios. Durante un intervalo de tiempo de 15 milisegundos la corriente en la bobina 1 varía linealmente de 23 miliAmperes a 57 miliAmperes, mientras que en el mismo lapso la corriente en la bobina 2 varía linealmente de 36 miliAmperes a 16 miliAmperes. Calcular la fem que induce cada bobina la corriente variable de la otra...
SOLUCION:
EJERCICIO DE INDUCTIVIDAD MUTUA
El flujo en la segunda bobina debido a la primera es: y el flujo en la primera bobina . Por tanto la f.e.m. en cada bobina es:
y Voltios
Voltios.
Voltios.
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.
CONVENCIÓN DE PUNTOS
Calcule las corriente fasoriales I1 e I2, en el circuito:
