La Electricidad Aplicada

INTRODUCCION

Transformador, 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. Aunque el primario y el secundario no están conectados entre si, la potencia en el primario esta acoplada al secundario por medio del campo magnético que existe entre los dos devanados.

Inducción se le llama a la generación de una corriente eléctrica en un conductor en movimiento en el interior de un campo magnético (de aquí el nombre completo, inducción electromagnética). El efecto fue descubierto por el físico británico Michael Faraday y condujo directamente al desarrollo del generador eléctrico rotatorio, que convierte el movimiento mecánico en energía eléctrica. La inducción ocurre solamente cuando el conductor se mueve en ángulo recto con respecto a la dirección del campo magnético. Este movimiento es necesario para que se produzca la inducción, pero es un movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético. De esta forma, un campo magnético en expansión y compresión puede crearse con una corriente a través de un cable o un electroimán. Dado que la corriente del electroimán aumenta y se reduce, su campo magnético se expande y se comprime (las líneas de fuerza se mueven hacia adelante y hacia atrás). El campo en movimiento puede inducir una corriente en un hilo fijo cercano. Esta inducción sin movimiento mecánico es la base de los transformadores eléctricos.

1. TRANSFORMADOR

Transformador sumergido en aceite

Es aquel dispositivo capaz de modificar alguna característica de la energía eléctrica y su principio estructural en dos bobinas con dos o más devanados o arrollamientos alrededor de un centro común llamado núcleo. El núcleo es el elemento encargado de acoplar magnéticamente loa arrollamientos de las bobinas primaria y secundaria del transformador. Esta construido superponiendo numerosas chapas de aleación acero – silicio, a fin de reducir las perdidas por histéresis magnética y aumentar la resistividad del acero. Su espesor suele oscilar entre 0,30 y 0,50 mm. La forma más sencilla de construir el núcleo de un transformador es la que consta de tres columnas, las cuales se cierra por las partes superior e inferior con otras dos piezas llamadas yugo o culata.

Con el fin de facilitar la refrigeración del transformador los núcleos disponen de unos canales en su estructura que sirven para que circule el aceite de refrigeración. En los transformadores trifásicos, los núcleos se disponen en tres columnas unidas a sus respectivos yugos superior e inferior.

Los transformadores tienen la capacidad de transformar el voltaje y la corriente a niveles más altos o más bajos. No crean por supuesto, la energía a partir de la nada; por lo tanto, si un transformador aumenta el voltaje de una señal, reduce su corriente; y si reduce el voltaje de la señal, eleva la corriente. En otras palabras, la energía que fluye a través de un transformador, no puede ser superior a la energía que haya entrado en él.

2. RELACION DE TRANSFORMACION

2.1 Relación de vueltas.

El cociente entre él numero de vueltas en el primario y el secundario es la relación de vueltas del transformador. Determina la relación del voltaje del transformador.

Por ejemplo, 500 vueltas en el primario y 50 en el secundario dan una relación de vueltas de 500/50 o 10:1.

2.2 Relación de Voltaje taje

Con un acoplamiento unitario entre el primario y el secundario, el voltaje inducido en cada vuelta del secundario es igual al voltaje inducido en cada vuelta del primario. Por tanto, la relación de voltajes se encuentra en la misma proporción que la relación de vueltas.

2.3 De aislamiento. Relación 1.1. El voltaje y la corriente del primario se transmiten sin alteraciones al secundario.

2.4 De elevación: El voltaje se aumenta por la relación de vueltas; así, una relación de 1:5 elevara en un voltaje de 5 voltios en el primario a un voltaje de 25 voltios en el secundario.

2.5 De reducción: El voltaje se reduce por la relación de vueltas. Así, una relación de 5:1 disminuirá un voltaje de 25 voltios en el primario a un voltaje de 5 voltios en el secundario.

Cuando el secundario tiene un mayor numero de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un numero menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea el caso, la relación siempre se da en términos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario.

Estos cálculos solo son validos para transformadores con núcleo de hierro donde el acoplamiento es unitario. Los transformadores con núcleo de aire para circuitos de RF son, en general, sintonizados para resonancia. En este caso, se considera el factor de resonancia en lugar de la relación de vueltas.

2.6 Corriente en el secundario

De acuerdo con la ley de Ohm la cantidad de corriente en el secundario es igual al voltaje en este dividiendo entre la resistencia del circuito del secundario.

2.7 Potencia en el Secundario

La potencia disipada por RL en el secundario es IS2 * RL o VS* IS Es importante notar que la potencia empleada por la carga en el secundario, es proporcionada por el generador conectado al primario. El proceso por medio del cual la carga obtiene la potencia del generador conectado al primario es el siguiente:

Cuando circula por el secundario, el campo magnético de este se opone a la variación del flujo asociado con la corriente en el primario. Entonces, el generador debe proporcionar más corriente al primario para mantener el voltaje autoinducido a través de LP y del voltaje desarrollado por inducción mutua en el secundario LS. Si la corriente en el secundario duplica su valor, como consecuencia de disminuir a la mitad la resistencia de carga, la corriente en el primario también se duplica con el fin de proporcionar la potencia requerida en el secundario. Por consiguiente, el efecto que la potencia en la carga del secundario ejerce sobre el generador es igual a que si RL estuviese conectada en el primario, con excepción de que en el secundario, el voltaje a través de RL se incrementa reduce de acuerdo con la relación de vueltas.

La potencia de los transformadores se da en voltios x amperios (VA), en kilovoltamperios (KVA), la potencia aparente se representa por la letra P Despreciando las perdidas de los transformadores tales como (perdidas en el núcleo, en el hierro, histéresis, cobre, etc.,) Podemos decir que la potencia del primario

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