TRABAJO SI, DISCULPAS NO
Profesor: Juan Plaza L
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.
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
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
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

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 o devanados se denominan
primario y secundario según correspondan
a la entrada o salida del sistema en
cuestión, respectivamente.
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REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DEL TRANSFORMADOR
.
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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”
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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.
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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 transformador
El flujo Ф1 al estar canalizado en el núcleo, induce en las espiras
del bobinado secundario una fuerza electromotriz
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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 .
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PERDIDAS QUE SE PRODUCEN EN LOS
TRANSFORMADORES
Las pérdidas en el hierro se halla midiendo
la potencia consumida por el transformador
en vacío..
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.
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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.
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
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.





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

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.
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Circuito Equivalente para la condición en Vacío
Ec.1
Nuestros parámetros nos quedan:
Ec.2
Es válido mencionar que Im se calcula
con la ecuación 3
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
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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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
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TIPOS DE TRANSFORMADORES


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.
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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

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Transformadores variables.
También llamados "Variacs", toman
una línea de voltaje fijo (en la
entrada) y proveen de voltaje de
salida variable ajustable, dentro de
dos valores
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Transformador de aislamiento.

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 sí
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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.

Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo
que hay que sustituir todo el transformador.
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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.
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
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).

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.
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Esquema de conexión de un autotransformador
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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.
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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.
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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.
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Transformador monofásico.