Transformadores sábado, 17 de noviembre de 2018

Presentación del tema: "Transformadores sábado, 17 de noviembre de 2018"— Transcripción de la presentación:

1 Transformadores sábado, 17 de noviembre de 2018
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL MENDOZA DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA CÁTEDRA DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Transformadores Prof.: ING. RUBÉN O. VICIOLI J. T. P.: ING. GABRIEL SOSA Ayud. 1º: ING. FEDERICO GRACIÁ sábado, 17 de noviembre de 2018

2 Esta constituido por un arrollamiento primario y otro secundario.
TRANSFORMADORES Introducción TRANSFORMADOR Es un dispositivo que permite acoplar, por medios exclusivamente inductivos, dos o más circuitos. Esta constituido por un arrollamiento primario y otro secundario. Entre las dos bobinas existe un acoplamiento inductivo. Este acoplamiento posibilita transferir energía del primario al secundario.

3 Coeficiente de inductancia Mutua
TRANSFORMADORES Introducción ESQUEMA BÁSICO Coeficiente de inductancia Mutua Secundario Primario

4 Modificación de los niveles de Tensión, Corriente e Impedancia.
TRANSFORMADORES Aplicaciones APLICACIONES TÍPICAS Modificación de los niveles de Tensión, Corriente e Impedancia. Capacidad para modificar los niveles de tensión corriente e impedancia del primario a valores diferentes en el secundario (o viceversa). Posibilidad de Diferentes Potenciales de Referencia en el Primario y el Secundario Debido a que existe un aislamiento eléctrico (idealmente perfecto) entre primario y secundario, la circulación de corriente entre ambos puede considerarse despreciable. Por tal motivo los potenciales de ambos arrollamientos y de estos con respecto a masa pueden ser cualesquiera (compatibles con las aislaciones).

5 Modificación de los niveles de Tensión, Corriente e Impedancia.
TRANSFORMADORES Aplicaciones Modificación de los niveles de Tensión, Corriente e Impedancia. Transformación de Tensiones: Considerando acoplamiento magnético perfecto N1: número de espiras del primario. N2: número de espiras del secundario. n: relación de transformación de tensiones. Esta relación es totalmente válida solo cuando M=1 (no hay reactancia de dispersión) Se considera al transformador como ideal, sin resistencia en los arrollamientos ni pérdidas en el núcleo. En la práctica los transformadores se aproximan mucho a este límite ideal. La mayoría de los transformadores son de acoplamiento fuerte. La excepción son los transformadores sintonizados (M=0,01 a 0,3)

6 TRANSFORMADORES Aplicaciones Transformación de Corriente: Considerando un transformador ideal: P1 = P2 Es posible variar arbitrariamente la relación de corrientes primaria y secundaria mediante la modificación del número de espiras de modo de obtener la relación de transformación deseada. Esta característica se aplica a los Transformadores de Corriente, utilizados en la medición de grandes corrientes. Otro ejemplo corresponde a las Máquinas de Soldar

7 TRANSFORMADORES Transformación de Impedancia:
Aplicaciones Transformación de Impedancia: Esto nos indica que si a un transformador de relación de transformación n le aplicamos una impedancia Z2 en el secundario, la misma se reflejará en el primario como como una impedancia Z2·n2 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.

8 TRANSFORMADORES Aplicaciones Posibilidad de Diferentes Potenciales de Referencia en el Primario y el Secundario Inversión de Polaridad: Consiste en la posibilidad de invertir el sentido o fase de la señal que se inyecta. Si se aplica un pulso positivo al primario(de acuerdo a convención) se puede obtener en el secundario un pulso positivo o negativo de acuerdo al sentido de los arrollamientos. Una consecuencia consiste en la posibilidad de obtener simultáneamente salidas con polaridad negativa y positivas, respecto a un punto medio.

9 TRANSFORMADORES Aplicaciones Obtención de señales de C.A. con resistencia interna de C.C. despreciables: Es posible construir un transformador de tal modo que la resistencia interna de C.C. del arrollamiento secundario sea despreciable. Esta característica es deseable en circuitos donde hay que alimentar elementos activos a través de una impedancia de C.A. de valor determinado pero manteniendo la caída de tensión continúa en un mínimo (a fin de evitar consumo de potencia excesivo). Adición o substracción de señales: Como los potenciales de primario y secundario, aunque sean alternos, pueden ser diferentes, mediante la utilización de más de un transformador podemos sumar tensiones provenientes de distintas fuentes. También es posible conectarlos en paralelo obteniéndose adición o substracción de corriente (requiere que las resistencias internas sean idénticas).

10 TRANSFORMADORES Aplicaciones Posibilidad de diferentes potenciales continuos de primario y secundario: Debido a la separación eléctrica entre primario y secundario, es posible colocarlos a diferentes potenciales de corriente continua respecto a masa. Se aprovecha esta propiedad para acoplar etapas cuyas respectivas entradas y salidas deben polarizarse individualmente con distintas tensiones.

11 TRANSFORMADORES Característica de un transformador ideal:
Transformadores reales e ideales Característica de un transformador ideal: a) El acoplamiento magnético entre primario y secundario es perfecto (K=1). b) La reluctancia del circuito magnético es nula. c) Los efectos capacitivos son nulos (Cd=0). d) Las pérdidas en el arrollamiento primario son nulas (R1=0) . e) Las pérdidas en el arrollamiento secundario son nulas (R2=0) . f) Las pérdidas en el núcleo son nulas (Pn=0) . Estas características producen importantes consecuencias en el comportamiento del transformador: De a),b) y c), el transformador ideal no depende de la frecuencia (ancho de banda infinito) De b), las inductancias del primario y secundario son infinitas. Por lo tanto no circula Im. De d), e) y f), no disipa potencia (no se calienta), capacidad de manejo de potencia infinita. Rendimiento 100%. Como su reluctancia es nula, por lo cual es perfectamente lineal, no produce distorsión, tanto en sí mismo cuanto en los circuitos acoplados al primario y al secundario.

12 TRANSFORMADORES Característica de un transformador real:
Transformadores reales e ideales Característica de un transformador real: Obviamente , los transformadores reales no cumplen estrictamente ninguna de las características de uno ideal. La tecnología permite producir transformadores que tienen un desempeño satisfactorio en gran número de aplicaciones a través de la especialización y optimización de las características de cada parámetro. Se tienen diferentes familias o tipos de transformadores, cada una de ellas enfocadas a una aplicación particular: Transformadores de potencia (no transforman potencia, si no que trabajan a un nivel de potencia relativamente elevado). Transformadores de banda ancha, capaces de manejar señales cuyo espectro se extiende sobre varias décadas de frecuencia. Transformadores de pulsos, adecuados para trabajar con señales impulsivas. Transformadores sintonizados de alta frecuencia, que tiene una banda pasante deliberadamente angosta.

13 CLASIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE TRANSFORMADORES
De acuerdo a lo expresado anteriormente, se clasifican en 3 tipos o grupos: 1) Transformadores de Radio Frecuencia (sintonizados) Coeficiente de acoplamiento: de 0,3 a 0,01. Banda de frecuencias estrecha (sintonizado). Pueden ser: a) Primario sintonizado. b) Secundario sintonizado. c) Primario y secundario sintonizado. 2) Transformadores de Banda Ancha Característica fundamental: mantener transferencia constante sobre un BW de varias décadas. f2/f1>103 (f1 y f2 frecuencias de corte). Distorsión pequeña. Rendimiento elevado.

14 3) Transformadores de Potencia
Clasificación 3) Transformadores de Potencia Se trata de transferir potencia (tensión o corriente elevadas) con el mayor rendimiento. Rendimiento elevado. Frecuencia constante o casi constante. Potencia elevada. Regulación pequeña. Capaces de trabajar a temperaturas elevadas.

15 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMADOR REAL
TRANSFORMADORES Circuito equivalente CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMADOR REAL V1 – Rg pertenecen al generador. Zc es la carga. R1 y R2 resistencia del arrollamiento primario y secundario respectivamente. Ld1 y Ld2 inductancias de dispersión (debido a que K < 1). LP y RP pérdidas en el núcleo. C1-2, C1 y C2, capacidades distribuidas en los arrollamientos y entre los arrollamientos.

16 TRANSFORMADORES Parámetros de Diseño
Flujo concatenado por el secundario debido a la corriente primaria y viceversa Se puede definir un coeficiente de autoinducción: La fem inducida será: Para estos bornes de polaridad instantánea, M es negativo. Para una tensión alterna sinusoidal: El coeficiente de inducción mutua puede ser positivo o negativo, dependiendo de los flujos generados en el primario y secundario tengan igual o distinto sentido.

17 TRANSFORMADORES Para núcleos de Aire M=0 Parámetros de Diseño
En todo transformador se cumple qué: M resulta complicado de calcular, el mismo se suele determinar por medición. Para núcleos de hierro, se puede considerar el flujo de dispersión nulo y K=1, entonces: Para núcleos de Aire M=0

18 TRANSFORMADORES Fabricación

19 TRANSFORMADORES Fabricación

20 TRANSFORMADORES Fabricación