UNIVERSIDAD FERMÍN TOROFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE TELECOMUNICACIONESLARA - CABUDARE

PROF:Matilde García

ALUMNA:Karen MéndezCI. 19.414.255

SAIA BCabudare, Julio 2015

TRANSFORMADORES

Unidad III

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 fundamento teórico que permite Visualizar el concepto de transformador

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.

FuncionamientoEste elemento eléctrico se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, debido a la variación de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce la inducción de un flujo magnético variable en el núcleo de hierro.

Este flujo originará por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensión en el devanado secundario dependerá directamente del número de espiras que tengan los devanados y de la tensión del devanado primario.

Diferencias entre un transformador ideal y un transformador de núcleo de aire

Transformador ideal Transformador de núcleo de aire

Las bobinas primarias y secundarias están acopladas magnéticamente.

No posee núcleo ferro magnético para enlazar las bobinas primario y secundario.

El flujo esta producido por una f.m.m (fuerza magnetomotriz) despreciable.

No cumple con la permeabilidad el núcleo, por lo tanto el flujo esta generado por una f.e.m (fuerza electromotriz)

Las resistencias de los devanados son nulas.

El transformador consume energía por medio de las resistencia, que son igual a las perdidas.

Transformador ideal es un artefacto sin pérdidas, con una bobina de entrada y una bobina de salida. Las relaciones entre los voltajes de entrada y de salida, y entre la corriente de entrada y de salida, se establece mediante dos ecuaciones sencillas.La figura l muestra un transformador ideal.

Transformador con Núcleo de Aire 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.

Inductancia mutua

El transformador esta formado por dos bobinas colocadas de modo que el flujo cambiante que desarrolla una enlace a la otra, de la forma como lo muestra la figura.

Esto producirá un voltaje inducido a través de cada bobina. Para diferenciar las bobinas, aplicaremos la convención de los transformadores que establece: la bobina a la que se aplique la fuente de alimentación se denomina el primario y la bobina a la que se aplique la carga se conocerá como secundario.

Se observa en la ecuación anterior 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 henrio. 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 la siguiente formula

La inductancia mutua entre dos bobinas se determina mediante:

Método de convección de puntos.

Debido a que en la inductancia mutua se relacionan 4 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.

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 determinara si los termino mutuos son positivos o negativos. La convección de puntos se muestra en la siguiente figura:

Por lo tanto, el voltaje que se produce en la segunda bobina al entrar una corriente por la terminal del punto de la primera bobina, se toma con referencia positiva en la terminal punteada da la segunda bobina, de la misma forma una corriente que entra por la terminal no punteada de una bobina proporciona un voltaje con referencia positivo en la terminal no punteada de la otra bobina.

Método de convección de puntos.

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 u entra al punto para la otra el termino mutuo es negativo. S debe tener en cuenta que la convección de punto muestra también el voltaje inducido en la bobinas mutuamente acopladas 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 transformador 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 primario.

Ejercicios Resueltos

Ejercicio 1. Transformador de ideal

Ejercicio 2. Transformador de núcleo de aire

Ejercicio 3. Inductancia mutua

Ejercicio 4. Convección de puntos