“Año de la Integración Nacional y el reconocimiento de Nuestra Diversidad”

UNIVERSIDAD NACIONALMAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

INFORME NO9

TRANSFORMADORES

CURSO: Laboratorio de Física III

PROFESOR : Miramira

INTEGRANTES :

- Gonzales Proleón Ibeth……..14190232

- Quispe Reyes Nelson………..14190245

- Zambrana Castro Mauro……..10190213

- Puma Arias Katherine………1419

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TRANSFORMADORES

EXPERIENCIA N°9

A) TRANSFORMADORES:

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Es una de las aplicaciones técnicas de la inducción. Se puede encontrar de todos los tamaños como transformador de alta tensión, en la transmisión de energía, o como transformador de baja tensión, prácticamente en todos los aparatos que se alimentan la tensión de red. Los transformadores solo se pueden operar con corriente alterna. Entre las funciones que cumplen se encuentran:

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TRANSMISION DE ENERGIA: Un transformador puede transportar energías con pocas perdidas, de un nivel de tensión a otro.

ADAPTACION DE TENSION: Un transformador transforma tensiones, es decir, transforma tensiones en otras mayores y menores.

Principio del Transformador

Por lo general, los transformadores constan de devanados acoplados magnéticamente.Se diferencia entre el devanado primario, es decir, el que consume potencia eléctrica, y el devanado secundario, es decir, el que entrega potencia eléctrica. Igualmente, de modo análogo se habla de:

Tension primaria U1 y secundaria U2

Corriente primaria I1 y secundaria I2

Numero de espiras del devanado primario n1 y n2

Los transformadores tienen diversas formas. En los pequeños transformadores monofásicos, como el que se muestra en el ejemplo, ambos devanados se encuentran arrollados en un sólo lado del núcleo de hierro. Con esto se logra que el flujo magnético generado por una bobina se transmita casi por completo a la otra bobina. Las líneas de campo se encuentran prácticamente dentro del núcleo, la dispersión es mínima  y el circuito magnético se cierra a través de los otros lados exteriores.

Si por el devanado primario circula una corriente, debido a la variación del flujo magnético en el tiempo, en el devanado secundario se inducirá una tensión. La relación entre las dos tensiones corresponderá a la existente entre el número de espiras de los devanados. Las corrientes, al contrario, tienen una relación inversamente proporcional a la de los devanados:

                                   

Comportamiento:

El transformador no se puede considerar de ningún modo como un componente ideal, carente de dispersión y pérdidas. En la práctica se determinan pérdidas que se manifiestan en el calentamiento del transformador. Las causas de esto son: 

Pérdidas en los devanados debidas a la resistencia del alambre de cobre

Pérdidas en el hierro debidas a corrientes parásitas y pérdidas por histéresis, causadas por la inversión magnética del hierro

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 Para reducir estas pérdidas, el núcleo del transformador se construye de capas de chapas individuales, aisladas entre sí. Esto evita considerablemente la formación de corrientes parásitas. La chapa del transformador se construye de material magnético suave, con una curva de histéresis angosta.

Las pérdidas resistivas son la causa especial de que la tensión secundaria del transformador con carga no permanezca constante, sino que descienda. Este fenómeno se aprecia más en los transformadores pequeños, que poseen devanados de alambre de cobre delgado.

1.- Transformador sin Núcleo y con Núcleo.

Monte el siguiente arreglo experimental.

Pulse a continuación STEP2, en la animación, y complemente el transformador, como se indica, con el núcleo de hierro.

Conecte de nuevo el generador de funciones y observe la luminosidad de la lámpara.

1. ¿Cómo se comporta la lámpara en el devanado secundario de un transformador con y sin núcleo?

Con el núcleo, la lámpara se enciende.

2. ¿En el transformador, qué influencia ejerce un núcleo de hierro sobre la transmisión de energía?

El núcleo de hierro procura un buen acoplamiento magnético entre el devanado primario y el secundario.

La mayor parte de las líneas del campo magnético pasan por el interior del núcleo de hierro.

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Gracias al núcleo de hierro, el flujo magnético generado por el devanado primario se conduce a través del secundario.

2.-Relación de Transformación

Lea ambos instrumentos y transfiera los valores:

Voltímetro A: tensión primaria UPRIM = 1.75 VVoltímetro B: tensión secundaria USEC = 0.80 V

Varíe el número de espiras del transformador n1 = 400, n2 = 200. La animación STEP2 muestra la manera de hacerlo.

Lea ambos instrumentos y transfiera los valores:

Voltímetro A: tensión primaria UPRIM = 1,74 VVoltímetro B: tensión secundaria USEC =0.58 V

Calcule:

Tensión primaria/ tensión secundaria: UPRIM / USEC= 2,17Espiras del primario/ espiras del secundario n1 / n2= 2

¿Cuál afirmación sobre la relación de transformación del transformador es correcta?

Las tensiones se comportan casi de igual manera que el número de espiras correspondientes

¿Por qué razón, la tensión de salida es menor que lo esperado de acuerdo con la relación entre el número de espiras de los devanados?

Porque el flujo magnético de dispersión hace que disminuya el flujo del devanado secundario.

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Porque el núcleo desarmable tiene un entrehierro muy grande, y esto hace que se presente flujo de dispersión

Transformador con Carga

Cargue el transformador con los valores de resistencias indicados en la tabla. En la animación sólo se muestra el primer caso, esto es, una carga de 100 .W Los otros casos se obtienen conectando en serie y en paralelo las dos resistencias de 100 W . El valor 9999 representa el caso a circuito abierto, es decir, sin carga. El valor de 10 W se obtiene aproximadamente con la lámpara.Lea los valores medidos en el voltímetro B y anótelos en la tabla.

R / [Ohm] U2 / [V]

9999,0 1,32

200,00 1,28

100,00 1,23

50,00 1,15

10,00 1,06

CUESTIONARIO :

1.- ¿Cuál es la diferencia entre el devanado primario y secundario?

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Siempre por el devanado primario será la entrada de la tensión, es decir, aplicamos la fuente y por ende en el devanado secundario siempre será la salida de tal tensión, el devanado primario va consumir potencia.

2. ¿Cómo se comportan la tensión y la corriente en un transformador por cuyo devanado primario circula corriente alterna?

La razón de la transformación (m): de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

V p

Vs=I pI s

=m

Donde: (Vp ) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.

Por lo tanto, las tensiones primaria y secundaria se comportan de igual manera que el correspondiente número de espiras de los devanados.

3.- Los transformadores no son componentes ideales. En la práctica se presentan los siguientes problemas:

a) Calentamiento debido al paso de la electricidad este calor se considera una pérdida de potencia o de rendimiento del transformador real.

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b) Los trasformadores reales tiene pérdidas en las bobinas, porque estas bobinas (primaria y secundaria) tienen una resistencia, algo con lo que no se contaba a la hora de analizar el transformador ideal.

c) Los núcleos de las bobinas no son infinitamente permeables, dato contrario que manejábamos con los transformadores ideales.

d) El flujo generado en la bobina primaria no es completamente capturado por la bobina secundaria en el caso práctico de un transformador real, por lo tanto, debemos tener en cuenta el flujo de dispersión.

e) Y, por si fuera poco, los núcleos tiene corrientes parasitas y pérdidas por histéresis, que son las que aumentan el calor del transformador.

4.- En un transformador con carga resistiva ¿Qué ocurre con la tension?

Cuando decimos que hay un transformador con carga resistiva, lo que va suceder es que la tensión secundaria disminuye.

CONCLUSIONES :

Un Transformador es un dispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA) aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas.

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