Transformadores eléctricos de medida

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[pic 2]INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA[pic 3]

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Poza Rica, Veracruz. 

Enero 19, 2015.

Tabla de contenido

-  1  - Introducción   -        

-  2  - Planteamiento del problema   -        

-  3  - Objetivos   -        

-  4  - Justificación   -        

-  5  - Marco teórico   -        

5.1 Antecedentes históricos.        

5.2 Componentes del transformador.        

5.3 Relación de transformación.        

5.4 Constitución y funcionamiento.        

5.5 Tipos de transformadores eléctricos.        

5.5.1 Transformadores de potencia        

5.5.2 Transformadores eléctricos de medida.        

5.5.3 Transformadores trifásicos.        

-  6  - Desarrollo del proyecto   -        

-  7 – Conclusión   -        

-  8 – Bibliografía   -        

Tabla de ilustraciones.

Fig. 1.- Transformador eléctrico.        

Fig. 2.- Ilustración del uso de transformadores en la vida diaria.        

Fig. 3.- Componentes principales del transformador.        

Fig. 4.- Esquema básico del funcionamiento de un transformador.        

Fig. 5.- Modelización de un transformador elevador        

Fig. 6.- Modelización de un transformador reductor.        

Fig. 7.- Modelización de un autotransformador.        

Fig. 8.- Posibles conexiones de un transformador trifásico con la fuente de alimentación        

Fig. 9.- Realizando cálculo del transformador.        

Fig. 10.- Realizando devanados.        

Fig.11.- Aislando el transformador.        

Fig. 12.- Voltaje de salida 220v.        

Fig. 13.- Transformador terminado.        

-  1  - Introducción   -

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten partiendo de una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna mayor o menor que la anterior en la salida del transformador.

Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario. Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores. También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias a tensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas. La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de energía eléctrica.

Está constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre sí eléctricamente por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

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Fig. 1.- Transformador eléctrico.

-  2  - Planteamiento del problema   -

El problema a resolver en este proyecto es como elevar el voltaje obtenido en hogares o empresas, se requiere elevarlo al doble, para que puedan funcionar aparatos o maquinaria que requieran mayor potencia de trabajo, para solucionar dicho problema se construyen transformadores, maquinas eléctricas que permiten variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.

La optimización aplicada a un transformador es de suma importancia hoy en día ya que los fabricantes están buscando producir transformadores más eficientes y específicos. Es por esto que se vuelve necesario fabricar transformadores de todo tipo, sin embargo, un requisito indispensable en la fabricación de estos es la reducción de costos pues lo que se pretende producir transformadores económicos pero que cubran los requisitos técnicos especificados.

-  3  - Objetivos   -

• Diseñar y construir un transformador cuya intensidad de voltaje sea de 220v o mayor.
• Optimizar el diseño de dicho transformador desde el punto de vista económico.
• Localizar distintas variables que se necesitan para realizar los cálculos del diseño de un transformador, y en base a especificaciones que se requieren.

-  4  - Justificación   -

La corriente eléctrica generada en las plantas de energía, debe ser transportada hasta los hogares y empresas. Para ello es necesario utilizar voltajes muy altos que superan los 25.000 voltios. Por tal razón se usan transformadores cada tanto, para convertir los altos voltajes, en 115 voltios o 220 voltios, dependiendo del país.

 Los aparatos electrónicos de hogares e industrias utilizan para su funcionamiento niveles de voltaje diferentes al que entrega la red pública. Para que estos aparatos funcionen requieren un transformador.

La invención del transformador y el desarrollo simultáneo de las fuentes de potencia alterna eliminaron para siempre las restricciones referentes al alcance y al nivel de tensión de los sistemas de potencia.

Un transformado cambia, idealmente a un nivel de tensión alterno a otro nivel de tensión sin afectar la potencia que se suministra. Si un transformador eleva el nivel de tensión en un circuito, debe disminuir la corriente para mantener la potencia que entra en el dispositivo igual a la potencia que sale de él.

 De esta manera a la potencia eléctrica alterna que se genera en un sitio determinado, se eleva la tensión para transmitirla a largas distancias con pocas perdidas  y luego se reduce para dejarla nuevamente en el nivel de utilización final. Puesto que las pérdidas de trasmisión en las líneas de un sistema de potencia son proporcionales al cuadrado de la corriente, al elevar con transformadores 10 veces la tensión de transmisión, se reduce la corriente el mismo número de veces, y las pérdidas de transmisión se reducen 100 veces.

Sin el transformador simplemente no  se sería posible utilizar la potencia eléctrica en muchos de las formas que se utilizan hoy en día.

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Fig. 2.- Ilustración del uso de transformadores en la vida diaria.

-  5  - Marco teórico   -

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto de nivel de voltaje, en energía alterna 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 arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores se basan en la inducción electromagnética . Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario.

Según la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca esta variación de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.

5.1 Antecedentes históricos.

El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa fundamentalmente en que cualquier variación de flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo permanece mientras se produce el cambio de flujo magnético.

La primera "bobina de inducción" fue inventada por el sacerdote Nicholas Joseph Callan en la Universidad de Maynooth en Irlanda en 1836. Callan fue uno de los primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el secundario, en relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la tensión eléctrica.

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