Profesor: Juan Plaza L TRABAJO SI, DISCULPAS NO 1.

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1 Profesor: Juan Plaza L TRABAJO SI, DISCULPAS NO 1

2 2  Los transformadores son máquinas estáticas que se utilizan para variar los valores de tensión (V) e intensidad (I) en C.A.  Son utilizados en las líneas de transporte y distribución para elevar o reducir los valores de tensión eléctrica

3 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 3 inducción  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. hierro primario secundario  Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

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17 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 17 Determinación de la sección del núcleo : La sección del núcleo del transformador está determinada por la potencia útil conectada a la carga. Esta sección se calcula mediante la siguiente fórmula: Sección = 1,1 x √ P Donde: S: es la sección del núcleo en cm². P: es la potencia útil en Watts. La sección del núcleo esta dada por el producto de los lados “A x B”

18 FUNCIONAMIENTO.  Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.fuerza electromotrizcampo magnéticofrecuencia inducción electromagnética TRABAJO SI, DISCULPAS NO 18

19 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 19 Al alimentar el bobinado primario con una fuente de voltaje alterno, por él (el bobinado) circulará una corriente eléctrica alterna (I1), que produce una fuerza magneto motriz que causa que se establezca un flujo de líneas de fuerza alterno (Ф1) en el circuito magnético del transformadorcorriente eléctrica El flujo Ф1 al estar canalizado en el núcleo, induce en las espiras del bobinado secundario una fuerza electromotriz

20 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 20 Transformador real  Anteriormente hemos analizado el funcionamiento del transformador sin tener en cuenta las pérdidas que se originan en él. Si bien, por tratarse de una máquina estática las pérdidas son menores que en una máquina rotativa y hay que tenerlas en cuenta.  Las pérdidas de un transformador son las siguientes:  Las debidas a las resistencias de los bobinados primario y secundario R1 y R2.  Perdidas en el circuito magnético, debidas sobre todo por histéresis y las corrientes de Foucault.  El flujo no es del todo común, ya que tiende a dispersarse por el chasis o el aire. Este hecho origina f.e.m. de autoinducción en los dos bobinados y se representa por reactancias en serie tales como Xd1 y Xd2.

21 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 21 Las pérdidas en el hierro se halla midiendo la potencia consumida por el transformador en vacío.. PERDIDAS QUE SE PRODUCEN EN LOS TRANSFORMADORES Las perdidas por corrientes parásitas se deben a que el flujo alterno, además de inducir una F.E.M en los devanados del transformador, induce también en el núcleo de HIERRO SILICIO una F.E.M, la que produce una circulación de pequeñas corrientes que actúan SOBRE La superficie del núcleo y producen calentamiento del mismo.

22 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 22 Las pedidas por histeresis debido a que el flujo magnético se invierte varias veces por segundo, según la frecuencia produciendo así perdidas de potencia debido a la fricción de millones de moléculas que cambian de orientación varias veces. Las perdidas en el cobre o en los bobinados del transformador, se deben a la disipación de CALOR que se producen en los devanados. Estas perdidas son proporcionales a las RESISTENCIAS de cada bobinado, y a través de la corriente que circula en ellos.

23 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 23  A la relación de tensiones entre el primario y secundario se le llama relación de transformación, para un transformador ideal se cumple:  dónde:  m = relación de transformación  V1 = tensión del primario (V)  V2 = tensión del secundario (V)  N1 = número de espiras del primario  N2 = número de espiras del secundario.

24 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 24  Funcionamiento en vacío: Se conecta el primario a la red y al secundario no se le conecta carga alguna.  Al conectar el primario a una tensión V1 circula por él una pequeña corriente, denominada intensidad de vacío I0, se produce un flujo alterno senoidal en el núcleo magnético. Este flujo magnético induce una f.e.m. E1 en el primario, por efecto de la autoinducción, y a su vez en el secundario también se inducirá otra f.e.m. E2.

25 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 25 Nuestros parámetros nos quedan: Es válido mencionar que Im se calcula con la ecuación 3 Ec.1 Ec.2 Circuito Equivalente para la condición en Vacío

26 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 26  Funcionamiento en carga: Se conecta el primario a la red y al conectar al secundario una carga circulará por ésta una intensidad I2.  La intensidad I2 creará una fuerza magnetomotriz (N2·I2) que tiende a modificar el flujo común F. Esto no ocurrirá puesto que en el primario aparecerá otra fuerza magnetomotriz (N1·I1) igual a la del secundario pero de sentido contrario equilibrando su efecto. Por lo tanto el flujo común se mantendrá constante.

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28 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 28 La regulación y la eficiencia son las dos características de mayor importancia en el funcionamiento de los transformadores. Los cuales son usados en sistemas de potencia para la transmisión y distribución de energía. Factor de Regulación: La regulación de voltaje es una medida de la variación de tensión de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante varia de cero a un valor nominal

29  Transformador elevador/reductor  Transformador elevador/reductor.  Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones 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.subestacionesefecto Joule TRABAJO SI, DISCULPAS NO 29

30 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 30 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

31 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 31 Transformadores variables Transformadores variables. Variacs", También llamados "Variacs", toman una línea de voltaje fijo (en la entrada) y proveen de voltaje de salida variable ajustable, dentro de dos valores

32 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 32 Transformador de aislamiento. lotante  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 equipos de electromedicina y allí donde se necesitan tensiones flotantes entre síelectromedicina

33 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 33 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.fusible  Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

34 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 34 Transformador con núcleo toroidal.  El bobinado 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. corrientes de Foucault

35 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 35  Un autotransformador es una máquina eléctrica, de construcción y características similares a las de un transformador, pero que a diferencia de éste, sólo posee un único devanado alrededor del núcleo. Dicho devanado debe tener al menos tres puntos de conexión eléctrica, llamados tomas. La fuente de tensión y la carga se conectan a dos de las tomas, mientras que una toma (la del extremo del devanado) es una conexión común a ambos circuitos eléctricos (fuente y carga). Cada toma corresponde a un voltaje diferente de la fuente (o de la carga, dependiendo del caso).máquina eléctrica transformadortensióncircuitos eléctricos  En un autotransformador, la porción común (llamada por ello "devanado común") del devanado único actúa como parte tanto del devanado "primario" como del "secundario". La porción restante del devanado recibe el nombre de "devanado serie" y es la que proporciona la diferencia de voltaje entre ambos circuitos, mediante la adición en serie (de allí su nombre) con el voltaje del devanado común.

36 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 36 Esquema de conexión de un autotransformador

37 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 37 Tipo de alambre para el bobinado : La sección de los alambres que se usarán dependen directamente de la intensidad de la corriente eléctrica que circula por ella (alambre). Los alambres usados pueden ser: aluminio ó cobre recocido. Se usa más el cobre que el aluminio por ser este mucho más dúctil, maleable y flexible. El cobre recocido posee sobre su superficie un barniz aislante.

38 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 38 Determinación de las corrientes para cada bobinado: Teniendo en cuenta la potencia del transformador y la tensión aplicada podemos hallar la corriente eléctrica. Potencia eléctrica = Tensión aplicada x Corriente eléctrica Despejando la corriente eléctrica de la expresión anterior tenemos que:Corriente = Potencia / Tensión Suponiendo que nuestro transformador posee únicamente dos bobinados. Para el bobinado primario tenemos:1 = P / V1 Donde:I1 : es la corriente eléctrica del bobinado primario. P : es la potencia eléctrica del transformador. V1 : es la tensión aplicada en el bobinado primario. Y para el bobinado secundario tenemos: I2 = P / V2 Donde:I2 : es la corriente eléctrica del bobinado secundario. P : es la potencia eléctrica del transformador. V2 : es la tensión aplicada en el bobinado secundario.

39 TRABAJO SI, DISCULPAS NO 39 DENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA: Definimos densidad de corriente eléctrica como la corriente eléctrica que atraviesa un conductor por unidad de superficie. D = I / S Donde: D : es la densidad de corriente eléctrica. I : es la corriente eléctrica que circula por un conductor. S : es la sección transversal del conductor.