Tranformadores

Principio de funcionamiento de transformador

Profesor

Integrante

Integrante

Integrante

Sección

Introducción

Historia del trasformador

El primer dispositivo que puede ser considerado como un transformador es el patentado por Otto Bláthy, Miksa Déri y Károly Zipernowsky en 1885 y que fue denominado modelo ZDB, iniciales de sus apellidos. Este dispositivo estaba basado, tanto en su estructura como en su principio de funcionamiento, en el anillo de Faraday, que puede apreciarse en la imagen inferior.

Los experimentos de Faraday datan de 1831, es decir medio siglo antes del invento del transformador. Si nos preguntamos a qué se debe este retraso en su aparición la respuesta es relativamente sencilla: en los comienzos de la electricidad, ésta se producía en su forma continua y en ese caso el transformador no resultaba necesario. No fue hasta más adelante, cuando empezaron a aparecer los problemas relativos al transporte de la electricidad y las pérdidas energéticas que se producían en forma de calor, cuando el transformador se presenta como un dispositivo sumamente útil.

Ese primer transformador, o si quieres llamarlo así, bobina de encendido, funcionaba con la corriente continua proporcionada por la batería, en el momento del arranque y por la dinamo seguidamente cuando el motor empezaba a girar.

Si te parece una incongruencia que inicialmente no se usara el transformador porque la corriente era continua y que una de sus primeras aplicaciones fuera en el automóvil precisamente con corriente continua, la explicación la tienes que buscar en el uso de la batería.

Aún en la actualidad se sigue manteniendo el principio de funcionamiento, aunque la electrónica ha mejorado notablemente su eficiencia. Los ciclos de carga y descarga de la citada batería obligan a producir la electricidad en su forma continua, sino ésta se destruiría y eso obliga a alimentar al sistema de encendido con la corriente que produce el alternador, eso sí, previamente rectificada a continua con un puente de diodos

GUIA Nº 3 DE LABORATORIO

Transformadores

Principio de funcionamiento de los transformadores y características constructivas

1. Objetivo.

- Conocer los principales aspectos y características constructivas de un transformador.

- Clasificar los tipos de transformadores e identificar sus características funcionales.

- Conocer el principio de funcionamiento de un transformador monofásico y un autofransformador.

2. Desarrollo de Contenidos.

Características constructivas

La transmisión eficiente de energía eléctrica desde los lugares de generación a los de consumo requiere del uso de diferentes niveles de tensión que se logran mediante transformadores de potencia.

El transformador de potencia monofásico consiste, en lo esencial, en un núcleo cerrado de chapas de alta permeabilidad (facilidad al paso de las líneas de flujo magnético), sobre el cual están dispuestas dos bobinas. La figura 1 muestra en forma esquemática un dibujo en corte.

Para la construcción del núcleo se emplea casi exclusivamente chapas de grano orientado, laminadas en frío, de 0,3mm de espesor, con cifras de pérdidas del orden de 0,3W/kg, con las que se alcanza inducciones de 1,7 a 1,9T.

Figura 1: Esquema del transformador técnico de dos devanados

La alta permeabilidad del núcleo hace que éste se constituya en camino preferencial para el flujo( cantidad de líneas magnéticas que atraviesan un material ferromagnético), por lo que la mayor parte de éste se cierra a través del núcleo, enlazando así a ambos devanados. Pero como la permeabilidad del núcleo no es infinita, también habrá flujo por el aire( flujo de dispersión) .

Debido a la extensión geométrica de las bobinas, una parte del flujo por el aire también está enlazado con ambas bobinas, pero su efecto es insignificante, comparado con el del flujo en el núcleo. Este hecho autoriza a identificar el flujo en el núcleo con el flujo común Φm definido en el esquema de acoplamiento inductivo.

Si bien la parte del flujo por el aire que enlaza a ambos devanados es despreciable en comparación con el flujo por el núcleo, no lo es en absoluto en comparación con la totalidad del flujo por el aire. En consecuencia no es posible identificar el flujo por el aire con el flujo de dispersión del esquema de acoplamiento inductivo. Dispersión magnética y dispersión inductiva son conceptos diferentes.

Tipo de transformadores

Según sus aplicaciones

• Transformador de aislamiento. Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1. Se utiliza principalmente, como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la tensión de red. También para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, en equipos de electromedicina y allí donde se necesitan tensiones flotantes entre sí.

• Transformador de alimentación. Pueden tener uno o varios secundarios y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles que cortan su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva e, incluso, riesgo de incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

• Transformador trifásico. Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o de triángulo (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones varían.

• Transformador

...