TRANSFORMADORES
TRANSFORMADORES MONOFASICOS
Se
define como transformador monofasico a una maquina electrica que no
tiene partes moviles, el cual transfiere la energia electrica de un
circuito, bajo el principio de induccion electromagnetica a otro
circuito. La transferencia de energia lo hace por lo general con cambios
de valores de voltaje y corrientes.
PARTES CONSTRUCTIVAS DE UN TRANSFORMADOR
El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.
Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.
Si se supone que el transformador es ideal. (La potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces:
Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps
1- Se elige cual bobina va primero en el carrete, si es el primario o el secundario.
2- Se mide una espira en el carrete en centímetros.
3- Se dividen los centímetros de la espira obtenida anteriormente por un pie, el cual equivale a 30.34 cm y el resultado será una constante la cual da pies por espira.
4- La constante se multiplica por el número de espiras del embobinado que vaya primero y al resultado se le aumenta un 15 %, porque irá creciendo y así se obtiene los pies de la primera bobina.
5- La constante se multiplica por el número de espiras del embobinado que vaya segundo y al resultado se le aumenta un 30%, porque irá creciendo y así se obtiene los pies de la segunda bobina.
((Un pie = 30.48 cm))
Fórmula: Una espira en centímetros/30.48 = Constante
Así si tenemos que una espira en el primario nos da 15.5 centímetros tenemos: K= 15.5/30.48 = 0.5085
Siguiendo con los datos anteriores tenemos que:
Devanado primario:
0.5085 X 33.78 vueltas = 17.1806 + 15% = 19.7577 pies (#10 AWG)
Devanado secundario:
0.5085 X 225.24 vueltas = 114.54 + 30% =148 pies (#18 AWG)
Fórmula: Onza = [pies bobina / libra x pie] x onzas / libra
Devanado primario : 19.7577 X 16 / 31.8= 9.94 Onzas
PARTES CONSTRUCTIVAS DE UN TRANSFORMADOR
Los transformadores monofasicos estan formados por las siguientes partes:
- Devanado primario
- Devanado secundario
- Nucleo Magnetico
DEVANADOS
Esta
formado por un conductor esmaltado de cobre y es el que recibe el alto
voltaje, esta formado por varias espiras o vueltas por un conductor de
seccion pequeña.
Al
terminar de bobinar el devanado primario se debe colocar una capa de
aislante luego tenemos que bobinar el devanado secundario que esta
formado por alambre esmaltado de cobre mayor seccion que el conductor
del devanado primario y pocas espiras. Al final del devanado secundario
colocamos otra capa de material aislante.
CLASIFICACION
Los transformadores se clasifican de acuerdo al nucleo magnetico y de acuerdo al voltaje.
De acuerdo al nucle magnetico:
- A columnas
- Acorazado
De acuerdo el voltaje
- Reductores
- Elevadores
El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.
Si se supone que el transformador es ideal. (La potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces:
Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
En un transformador monofasico al alimentarle con corriente alterna en su devanado primario, este devanado produce un campo magnetico( flujo magnetico) y se representa con el simbolo tesla, este flujo magnetico atraviesa todo el nucleo del transformador. El momento que el devando secundario es atravesado por este flujo magnetico produce una tension, los valores de voltaje y corriente del devanado primario son diferentes a los valores de voltaje y corriente del devanado secundario.
Area = 4 cm x 5 cm = 20 cm²
Constante: (K) = 37.54
Espira = Significa una vuelta en el carretón.
Fórmula = K / Area = Espiras x voltios
(También AREA = Sección del núcleo = SN)
En un transformador monofasico al alimentarle con corriente alterna en su devanado primario, este devanado produce un campo magnetico( flujo magnetico) y se representa con el simbolo tesla, este flujo magnetico atraviesa todo el nucleo del transformador. El momento que el devando secundario es atravesado por este flujo magnetico produce una tension, los valores de voltaje y corriente del devanado primario son diferentes a los valores de voltaje y corriente del devanado secundario.
CALCULO DE UN TRANSFORMADOR
Fórmula: Area = A X B
Siendo A = 4 cm y B = 5 cm, entonces:Area = 4 cm x 5 cm = 20 cm²
Constante: (K) = 37.54
Espira = Significa una vuelta en el carretón.
Fórmula = K / Area = Espiras x voltios
(También AREA = Sección del núcleo = SN)
Ejemplo: 37.54 / 20 = 1.877 espiras por voltio
Así que si queremos un transformador de 120V a 18V, tenemos:
1.877 x 120v = 225.24 espiras en el embobinado primario
1.877 x 18v = 33.78 espiras en el embobinado secundario
1.877 x 18v = 33.78 espiras en el embobinado secundario
Fórmula para la potencia máxima: (AREA)²
Siendo Area = 20cm², entonces; Potencia máxima = (20²) = 400 Watts o Vatios
Por la ley de potencia : I = W /V, tenemos que:
CALCULO DEL PESO DEL CONDUCTOR
1- Se elige cual bobina va primero en el carrete, si es el primario o el secundario.
2- Se mide una espira en el carrete en centímetros.
3- Se dividen los centímetros de la espira obtenida anteriormente por un pie, el cual equivale a 30.34 cm y el resultado será una constante la cual da pies por espira.
4- La constante se multiplica por el número de espiras del embobinado que vaya primero y al resultado se le aumenta un 15 %, porque irá creciendo y así se obtiene los pies de la primera bobina.
5- La constante se multiplica por el número de espiras del embobinado que vaya segundo y al resultado se le aumenta un 30%, porque irá creciendo y así se obtiene los pies de la segunda bobina.
((Un pie = 30.48 cm))
Fórmula: Una espira en centímetros/30.48 = Constante
Así si tenemos que una espira en el primario nos da 15.5 centímetros tenemos: K= 15.5/30.48 = 0.5085
Siguiendo con los datos anteriores tenemos que:
Devanado primario:
0.5085 X 33.78 vueltas = 17.1806 + 15% = 19.7577 pies (#10 AWG)
Devanado secundario:
0.5085 X 225.24 vueltas = 114.54 + 30% =148 pies (#18 AWG)
Fórmula: Onza = [pies bobina / libra x pie] x onzas / libra
Devanado primario : 19.7577 X 16 / 31.8= 9.94 Onzas
TRANSFORMADOR IDEAL
Un transformador ideal es aquel que no tiene perdidas de potencia y el flujo magnetico es el mismo para los dos devanados.
FUERZAS ELECTROMOTRICES PRIMARIA Y SECUNDARIA
La
fuerza elctromotriz (f.e.m) engendrada en el primario por el flujo
variable alterno, es una fuerza contraelectromotriz, proporcional al
flujo maximo a la frecuencia(f) de la corriente de alimentacion y al
numero de espiras(N1) del devanado.
E1= 4.44* flujo max *F * N1
E1= Fuerza electromotriz eficaz del primario(v)
flujo max= Flujo maximo (Wb)
F= Frecuencia de la corriente alterna (Hz)
N1= Numero de espiras del primario
La fuerza elctromotriz
engendrada en el secuendario por el flujo magnetico variable es tambien
proporcional al flujo maximo, a la frecuencia de la corriente de
alimentacion y al numero de espiras del devanado N2
E2= 4.44* flujo max * F * N2
E2= Fuerza electromotriz eficaz del secundario
N1= Numero de espiras del secundario
RELACIONES DE TRANSFORMACION
Es
la relacion entre los numeros de espiras del devanado primario y
secundario, que coincide con la relacion de fuerzas electromotrices y
con relacion de tensiones.
m = N1 = E1 = V1
m= relacion de transformacion
Si N1 es menor que N2 es elevador
RELACION ENTRE LAS POTENCIAS PRIMARIA Y SECUNDARIA
Las potencias activas, reactivas y aparentes suministradas por el secundario y las absorbidas por el primario son iguales.
RELACION ENTRE LAS POTENCIAS PRIMARIA Y SECUNDARIA
Las potencias activas, reactivas y aparentes suministradas por el secundario y las absorbidas por el primario son iguales.
V1 * I1 * cosF1 = V2 * I2 * cosF2
Valores de potencias activas (w)
V1 * I1 * senF1 = V2 * I2 * senF2
Potencia reactiva (VAR)
V1 * I1 = V2 * I2
Potencia aparente ( VA)
RELACION ENTRE LAS INTENSIDADES PRIMARIA Y SECUNDARIA
Las intensidades primaria I1 y secundaria I2 estan en relacion inversa a la relacion de transformacion.
I1 = 1 = N2
I2 = m = N1
m = I2 = N2
I1 = N1
!!! muy buen contenido..!!
ResponderEliminar!!! me gusta muy buen trabajo..!!
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