PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS TRANSFORMADORES

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del poder Popular para la Educación

Escuela técnica Industrial Robinsoniana

“José de San Martín”

Av. Moran/ Caracas

5° “B” ELDAD

Profesor: Alumno:

Carlos Bravo Enyert Acosta # 04

Caracas, Enero de 2014

INTRODUCCIÓN

El Transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre sí eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferro magnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arrollamiento de entrada, con independencia si se trata la mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión) y el arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de hierro. El núcleo se construye de hierro porque tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS TRANSFORMADORES

El descubrimiento de Oersted, hecho público en 1820, demostró que la corriente que fluye en un hilo desvía la aguja de una brújula convenientemente situada en su inmediata proxi¬midad, lo que Índica que a toda corriente eléctrica se encuentra invaria¬blemente asociado un campo magnético. Este hecho hizo que muchos expe-rimentadores, entre los que se encontraba Michael Faraday, supusieran que sería posible conseguir que un campo magnético produjese una corriente eléctrica, pero hasta 1831, después de once años de experimentos, no pudo demostrar Faraday que era cierta tal proposición inversa y, al hacerlo, estableció el principio de la inducción electromagnética.

El aparato que utilizó Faraday consistía en un anillo formado por una barra de hierro dulce sobre el que se habían devanado dos bobinas de hilo de cobre aislado. P y S en la Fig. 1-1. Al abrir y cerrar el interruptor que conectaba la bobina P con la batería, el galvanómetro G, conectado a la bobina S. mostraba una variación que era en un sentido al cerrar el inte¬rruptor y en el opuesto al abrirlo. Mientras la corriente en la bobina P permanecía constante, no se inducía corriente alguna en la bobina S.

En general, se ve que el desarrollo de una Fem. y una corriente inducidas en la bobina del secundario S, es el resultado de la variación del flujo mag¬nético a causa de la excitación producida por la variación de corriente en la bobina del primario P. Por tanto, la energía se transfiere desde el primario al secundario mediante la interven¬ción del flujo magnético que enlaza a ambos. A fin de que tal transfe¬rencia de energía sea continua, es evidente que el primario debe ser alimentado por una Fem. y una corriente que se inviertan periódica¬mente, siendo igualmente evidente que la frecuencia de la alternancia de la Fem. y corriente en el secun¬dario ha de ser la misma que en el primario.

El aparato utilizado por Faraday, los modernos transfor¬madores difieren de aquél únicamente en detalles de construcción. En su, forma más sencilla, el transformador consiste esencialmente en dos devana¬dos aislados, dispuestos mutuamente de tal forma que una corriente en uno de ellos establecerá un flujo magnético que le enlace más o menos total¬mente con las espiras del otro. La Fem. Inducida en el secundario tiene la frecuencia del primario y su amplitud es proporcional al flujo que barre el secundario y al número de espiras de este último. Por tanto, la Fem. del secundario puede ser mayor, igual o menor que la del primario; si es mayor, se trata de un transformador elevador; si es menor, es un transformador reductor, y si las tensiones del primario y del secundario son iguales, se dice que es un transformador de relación de transformación unidad. Estos últimos se utilizan cuando es necesario o conveniente aislar del circuito primario la parle del secundario del circuito, porque aunque ambos circuitos tendrán entonces la misma diferencia de potencial entre sus bornas, no han de tener necesariamente la misma diferencia de potencial con respecto a tierra.

EL FUNDAMENTO DE EL TRANSFORMADOR MONOFASICO

Inducción mutua y autoinducción

En sus primeras experiencias sobre el fenómeno de la inducción electromagnética Faraday no empleó imanes, sino dos bobinas arrolladas una sobre la otra y aisladas eléctricamente. Cuando variaba la intensidad de corriente que circulaba por una de ellas, se generaba una corriente inducida en la otra. Este es, en esencia, el fenómeno de la inducción mutua, en el cual el campo magnético es producido no por un imán, sino por una corriente eléctrica. La variación de la intensidad de corriente en una bobina da lugar a un campo magnético variable. Este campo magnético origina un flujo magnético también variable que atraviesa la otra bobina e induce en ella, de acuerdo con la ley de Faraday-Henry, una fuerza electromotriz. Cualquiera de las bobinas del par puede ser el elemento inductor y cualquiera el elemento inducido, de ahí el calificativo de mutua que recibe este fenómeno de inducción.

El fenómeno de la autoinducción, como su nombre indica, consiste en una inducción de la propia corriente sobre sí misma. Una bobina aislada por la que circula una corriente variable puede considerarse atravesada por un flujo también variable debido a su propio campo magnético, lo que dará lugar a una fuerza electromotriz auto inducida. En tal caso a la corriente inicial se le añadirá un término adicional correspondiente a la inducción magnética de la bobina sobre sí misma.

Todas las bobinas en circuitos de corriente alterna presentan el fenómeno de la autoinducción, ya que soportan un flujo magnético variable; pero dicho fenómeno, aunque de forma transitoria, está presente también en los circuitos de corriente continua. En los instantes en los que se cierra o se abre el interruptor, la intensidad de corriente varía desde cero hasta un valor constante o viceversa. Esta variación de intensidad da lugar a un fenómeno de autoinducción de duración breve, que es responsable de la chispa que se observa en el interruptor al abrir el circuito; dicha chispa es la manifestación de esa corriente adicional auto inducida.

CARACTERÍSTICAS NOMINALES DE UN TRANSFORMADOR

-La potencia nominal de un transformador monofásico es el producto de su tensión nominal primaria por la corriente primaria:

Sn = Vn x In

-Se entiende por tensiones y corrientes nominales los valores para los cuales ha sido proyectado el transformador.

-La potencia nominal de un transformador es un valor de referencia y está fijado desde un punto de vista térmico.

-Cuando nosotros exigimos a un transformador que trabaje a una potencia superior a la nominal, este se calienta excesivamente.

Transformador eléctrico monofásico de núcleo cerrado de acero al silicio, donde se muestran dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo, protegido con barniz aislante. Uno de esos corresponde al “enrollado primario” o de ENTRADA de la corriente alterna y el otro al “enrollado secundario” o de SALIDA de la propia corriente, una vez que el valor de la tensión ha sido aumentado o disminuido, de acuerdo con el tipo de transformador que se utilice, decir, si es “reductor de tensión” o si, por el contrario, es “elevador de tensión”.

Pequeño transformador reductor de voltaje sin la cubierta plástica de protección. Se pueden apreciar las espiras de alambre de cobre desnudo de uno de sus devanados o enrollados. El alambre de cobre utilizado, tanto en el.enrollado primario como en el secundario, se encuentra protegido por una capa de barniz aislante para evitar que se produzcan cortos circuitos entre las espiras.

Desde el punto de vista constructivo la mayoría de los transformadores eléctricos, independientemente de su tamaño, poseen como mínimo dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo protegido por una fina capa de barniz aislante. El grosor o diámetro del alambre utilizado para cada enrollado dependerá del flujo máximo de corriente eléctrica en amperes (A) que debe soportar el transformador sin llegar a quemarse cuando le conectamos una resistencia, carga o consumidor eléctrico, de acuerdo con el cálculo que previamente realizó el fabricante cuando determinó su capacidad de trabajo. Ambos enrollados van colocados alrededor de un núcleo de acero al silicio que forma parte del cuerpo del transformador.

En la mayoría de los transformadores, el devanado que posee mayor número de vueltas generalmente corresponde al “enrollado primario” o de entrada “E” de la corriente que se va a transformar y corresponde al voltaje más alto. El devanado que posee menor número de vueltas es el “enrollado secundario”

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