TRANSFORMADOR TEORIA GRADO 10

El Transformador

Es un dispositivo que cambia potencia eléctrica  alterna de un nivel de voltaje a otro nivel de voltaje alterno, mediante la acción de un campo magnético. Algunos símbolos esquemáticos usados para los transformadores  se ilustran en la figura 1.

Figura 1 Transformador: a) Símbolo básico; b) Transformador con múltiples secundarios                     c) secundario con Tap (derivación) central; d) Transformadores  comerciales

Básicamente  un transformador como lo muestra la figura 1a, consiste el dos bobinas o devanados, enrolladas alrededor de un núcleo de hierro laminado. La bobina que se conecta a  la fuente de alimentación de AC se denomina bobina primaria. La bobina que se conecta ala carga se denomina bobina secundaria. Como se observa en la figura 1b y 1c, un transformador puede tener múltiples secundarios, y uno o mas de estas bobina puede tener una derivación central ó tap central.

Al aplicar una tensión alterna a una bobina, ésta produce un campo magnético alterno. Si este, campo magnético  pasa por otra bobina, se inducirá una tensión alterna. Las  bobinas están construidas de forma que todo el campo magnético de la primera (bobina primaria) pase por la otra (bobina secundaria).

Las  Bobinas están físicamente enrolladas unas sobre otras, cada vuelta de denomina espira.

La tensión del secundario depende de la relación de espiras del transformador. Si el número de espiras primarias es Np, y de  secundario Ns,  se tiene la siguiente relación:

Ecuación1 Vp/Vs  = Np/Ns

Vp = Tensión en la bobina primaria Vs = Tensión en la bobina secundaria

La tensión en la bobina secundaria será:

Vs = Vp x  Ns/Np        Ecuación 2

                       

La potencia de salida del transformador debe ser igual a la de entrada, si no hay pérdidas.

Pentrada = P salida

Vp x Ip = Vs x Is

                       

Igualando la ecuación anterior se tiene la relación de las corrientes  y el número de espiras:

                       Ip/Is =  Ns / Np          Ecuación 3

Ejemplo:

El transformador de la figura  tiene  200 espiras en el primario y 40 espiras en el secundario. Determine el voltaje  y la  corriente en el secundario y la corriente en el primario.

Figura 2 Ejemplo circuito con transformador: a) Circuito de del ejemplo; b) Solución

Solución

Resolviendo la ecuación 2 para V2, se obtiene el voltaje en el secundario.

 Vs =  Vp x  (Ns/Np)  =  120 Vrms x  (40 espiras/ 200 espiras) = 24 Vrms

                 

Aplicando la ley de ohm  para obtener la corriente en el secundario Is es:

Is = Vs / RL  =  24V/100Oh =  0,24 A o 240mA

                    

La corriente en el primario  Ip se  resolviendo la ecuación 3:

                                            Ip = ( Ns/Np) x Is  =  (40 espiras / 200 espiras) x 24mA 

                                            Ip =  48 mA

VALORES PICO A PICO:
Una onda alterna se describe por dos ejes. El eje vertical es el  voltaje y en el  eje horizontal el tiempo y frecuencia. Podemos encontrar estos valores con medidas  o cálculos.
Vpp = 2 x Vp       Vrms= 0.707 x  Vp  por lo tanto podemos hacer diferentes cálculos por despeje matemático.
T = 1/ F         F =  1/T   Donde si conocemos el tiempo podemos hallar la frecuencia o viceversa.

Ventajas.

·         Los circuitos electrónicos  trabajan a bajos voltajes, el transformador permite entregar en sus terminales secundarios voltajes de menor amplitud.

·         Permite un aislamiento galvánico entre la red eléctrica y el circuito electrónico.

Desventajas.

• Gran tamaño para altas potencias, debido a la frecuencia de operación, 60Hz.
• Presenta perdidas en el núcleo, por el cobre, dispersión de flujo.
• Eficiencia Baja.

Los transformadores pueden ser:

1. Elevadores.           Voltaje en el secundario > Voltaje en el primario.
2. Reductores.           Voltaje en el secundario < Voltaje en el primario
3. Aislador o acople. Voltaje en el secundario = Voltaje en el primario.

Relación de transformación.

   

Instructor. Andrey Julián Rentería Scarpetta

CEAI.