Trasnformadores

TRANSFORMADORES

Relación de voltaje y corriente en un transformador

Razón de voltajes del transformador.

Una de las principales aplicaciones de los transformadores es elevar y bajar la tensión, esto se consigue con relación al número de vueltas en el devanado primario y en el secundario.

El hecho de que la razón de tensiones sea igual a la razón de vueltas, puede expresarse por la siguiente fórmula:

Donde:

NP = Número de vueltas en el devanado primario.

NS = Número de vueltas en el devanado secundario.

VP = Voltaje en el devanado primario.

VS = Voltaje en el devanado secundario.

Ejemplo 1:

Si un transformador tiene 20,000 vueltas en el devanado primario y 5,000 vueltas en el secundario, y se le aplica un voltaje de CA de 120 Volts en el primario ¿Cuál es el voltaje obtenido en el secundario?

Datos:

C C

NP = 20,000

NS = 5,000

VP = 120 VCA

VS =

Formula:

Despeje de VS

Sustitución:

El voltaje obtenido en el secundario es de 30 VCA.

Razón de corrientes del transformador.

La corriente en el secundario es inversamente proporcional a la razón de vueltas, es decir; un transformador elevador de voltaje puede ser considerado como un transformador reductor de corriente o bien un transformador reductor de voltaje puede ser considerado como un elevador de corriente, esto se puede expresar de la siguiente manera:

Donde:

NP = Número de vueltas en el devanado primario.

NS = Número de vueltas en el devanado secundario.

IP = Corriente que circula en el devanado primario.

IS = Corriente que circula en el devanado secundario.

Ejemplo 2:

Si por el devanado primario del transformador de 2,000 vueltas circula una corriente de 5A y el secundario consta de 10,000 vueltas ¿Qué corriente circulara por el secundario?

Datos:

NP = 2,000

NS = 10,000

IP = 5 A.

IS = ?

Formula :

Despeje de IS:

Sustitución:

La corriente que circula en el secundario es de 1 A

Ecuación fundamental de un transformador

Su funcionamiento se basa en que el flujo magnético debido a la corriente que circula por el bobinado primario atraviesa el área limitada por el bobinado secundario, induciendo en éste una fem. Para un acoplamiento magnético perfecto, la razón entre las fem sólo depende de las inductancias y, por consiguiente, la señal en el secundario mantiene la dependencia temporal de la señal sinusoidal aplicada en el primario, es decir, tiene la misma frecuencia. Teóricamente se puede establecer una relación entre las fems primaria y secundaria y los respectivos números de espiras de ambos bobinados. Esa relación se conoce como ecuación fundamental del transformador matemáticamente se expresa como:

ε2 /ε1 = N2 /N1

Donde:

ε1 = Fem primaria

ε2 = fem secundaria

N1 = numero de espiras bobina primaria

N2 = numero de espiras bobina secundaria

Las fems coinciden aproximadamente con los voltajes (v) que se miden en el primario y el secundario que se miden a circuito abierto, (es decir, sin carga, IS = 0). Las resistencias internas de los bobinados introducen caídas de tensión que generan diferencias entre ε y V.

Conexionado de transformadores trifásicos

Conexión de las fases y relación de transformación

Las tres fases de cada bobinado, tanto del primario como del secundario, pueden ser conectadas entre sí, bien en estrella, bien en triángulo, dando lugar a distintas clases de transformadores. Además, en algunos casos se conectan las tres fases de un bobinado formando la conexión conocida con el nombre de zigzag. Dividiendo la tensión entre fases del primario, entre la tensión entre fases del secundario se obtiene una cantidad (m) a la que se le da el nombre de relación de transformación.

Transformador triángulo/triángulo

Para esta clase de transformador trifásico, las tres fases, tanto del bobinado primario como del secundario, están conectadas en triángulo. Esta conexión se expresa abreviadamente por el símbolo que aparece

Transformador estrella/estrella

En esta clase de transformador trifásico, las tres fases de ambos bobinados están conectadas en estrella. Esta conexión se expresa abreviadamente por el símbolo que aparece La conexión estrella se utiliza cuando la línea tiene neutro,

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