COMPONENTES DE UNA SENOIDAL

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Dirección de Ingeniería Química Industrial

Ingenierías de apoyo Ingeniería Eléctrica y Electrónica

1.- ¿Que es un transformador eléctrico?

Un transformador es una máquina eléctrica que, basándose en los principios de inducción electromagnética, transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin cambiar la frecuencia. La transferencia se lleva a cabo con el cambio de voltaje y corriente. Un transformador aumenta o disminuye la corriente alterna cuando es necesario.

Estas máquinas ayudan a mejorar la seguridad y eficiencia de los sistemas de energía durante su distribución y regulación a través de largas distancias.

2.- ¿ De qué partes consiste un transformador eléctrico?

Los tres componentes más importantes de un transformador son:

• 1.- El núcleo magnético

• 2.-El devanado principal

• 3.-El secundario.

El devanado principal es la parte que está conectada a una fuente eléctrica, de donde se produce el flujo magnético inicialmente. Estas bobinas están aisladas una de la otra, y el flujo principal se induce en el devanado principal, de donde pasa el núcleo magnético enlazándose al secundario a través de un camino de reluctancia baja.

El núcleo retransmite el flujo al devanado secundario para crear un circuito magnético que cierre el flujo; así, un camino de reluctancia baja se crea dentro del núcleo para maximizar el enlace del flujo.

• El devanado secundario ayuda a completar el movimiento del flujo que empieza en el primario, y usando el núcleo alcanza al secundario. Este último puede alcanzar un impulso cuando ambos devanados están enrollados en el mismo núcleo, permitiendo que los campos magnéticos creen movimiento.

• En todos los tipos de transformadores, el núcleo magnético se ensambla apilando láminas de acero dejando un espacio de aire mínimo requerido para asegurar la continuidad del camino magnético

3.- ¿Cuál es el uso de un transformador eléctrico?

Los transformadores son elementos muy utilizados en la red eléctrica. Una vez generada la electricidad en el generador de las centrales, y antes de enviarla a la red, se utilizan los transformadores elevadores para elevar la tensión y reducir así las pérdidas en el transporte producidas por el efecto Joule. Una vez transportada se utilizan los transformadores reductores para darle a esta electricidad unos valores con los que podamos trabajar.

Los transformadores también son usados por la mayoría de electrodomésticos y aparatos electrónicos, ya que normalmente trabajan a tensiones de un valor inferior al suministrado por la red.

Además, los transformadores forman parte de un elemento clave en la seguridad eléctrica de los hogares.

4.- ¿Qué tipo de pérdidas se pueden observar en un transformador eléctrico?

Lo que ocurre en los transformadores reales es que existen pequeñas pérdidas que se manifiestan en forma de calor. Estas pérdidas las causan los materiales que componen un transformador eléctrico, y pueden ser de diferentes tipos.

En un transformador se producen las siguientes pérdidas:

• •Pérdidas por corriente de Foucault

•Pérdidas por histéresis.

•Pérdidas en el cobre del bobinado.

Las pérdidas de corriente de Foucault y por histéresis son las llamadas pérdidas en el hierro.

Cuando un transformador está en vacío, la potencia que medimos en un transformador con el circuito abierto se compone de la potencia perdida en el circuito magnético y la pérdida en el cobre de los bobinados.

Al ser nula la intensidad en el secundario, no aparecen la pérdida de potencia, por otra parte al ser muy pequeña la intensidad del primario en vacío con respecto a la intensidad en carga,

las pérdidas que se originan en el cobre del bobinado primario resultan prácticamente insignificantes.

Pérdidas en el hierro: Las pérdidas de potencia en el hierro en un transformador en vacío se producen con las corrientes de Foucault y por el fenómeno histéresis.

Para reducir la pérdida de energía y la consiguiente pérdida de potencia es necesario que los núcleos que están bajo un flujo variable no sean macizos deberán estar construidas con chapas magnéticas de espesores mínimos, apiladas y aisladas entre sí.

5.- ¿Qué significan las pérdidas por efecto Foucault?

Estas pérdidas son debidas a las corrientes inducidas sobre el material ferromagnético como consecuencia de estar sometido a un campo magnético variable con el tiempo. Dichas corrientes reciben, también, los nombres de corrientes parásitas o de remolino. Si el material magnético fuese aislante, como lo son las ferritas, estas pérdidas serán nulas.

6.- ¿Por qué el núcleo de los transformadores eléctricos es laminado y no de metal

solido?        

Al insertar en el núcleo un bloque de hierro compacto, cuando este se somete a un campo magnético alterno, en su interior corren corrientes parásitas (corrientes de Foucault) que lo recalientan.

En realidad se produce la misma situación que se obtendría si en el núcleo del transformador envolviéramos una gran espira y cortocircuitáramos juntas los dos extremos.

Para neutralizar estas corrientes de Foucault hay que seccionar el núcleo en delgadísimas láminas, aislándolas de otras, mediante una capa de barniz u óxido, de tal modo que aunque una superara a la otra, las corrientes parásitas que hay en una lámina nunca podrían cortocircuitarse con las corrientes de las láminas adyacentes.

Las láminas estándar que se encuentran actualmente en el mercado tienen un espesor de 0,50 mm y solo el tipo “especial” tiene un espesor de 0,35 mm. Obviamente, aquellas que tienen un espesor de 0,35 mm tienen mayor rendimiento porque son menores las pérdidas causadas por la dispersión y por las corrientes de Foucault.

Debemos señalar que las corrientes parásitas y las pérdidas de histéresis aumentan considerablemente al aumentar la frecuencia de trabajo, luego los núcleos de láminas pueden utilizarse solo en baja frecuencia hasta un máximo de 20.000- 30.000 20.000- 30.000Hz.

Para trabajar en frecuencias comprendidas entre 10.000 – 100.000 Hz conviene núcleos de ferrita compuestos de microscópicos granitos de hierro unidos por pegamentos especiales que los aíslan unos de otros. Cuanto más ligero es el núcleo menos polvo de hierro hay en su cuerpo, por lo que más alta será su frecuencia de trabajo.

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