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Máquinas eléctricas. Informe transformadores
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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Resumen - En el presente informe desmontaremos un transformador de radio FM/AM para entender mejor su estructura y la función importante que cumple cada componente de este con el fin de comprobar todo lo aprendido de manera teórica. Veremos si las leyes que se aplican en el funcionamiento de este transformador arrojan los mismos valores en la práctica y en lo teórico. Asimismo, sabremos la función de cada componente y tomar mediciones para posteriormente reemplazarlas en las diferentes ecuaciones. En el desmontaje correspondiente extraeremos los aislantes, conductores, las láminas (forma de E e I) y las bobinas (tanto del primario como el secundario) para tomar sus medidas, ver el material ferromagnético del cual está compuesto, contar las vueltas de las bobinas y analizar el cumplimiento de la relación que existe entre estas vueltas del bobinado con el voltaje y la corriente. Una vez realizado el correcto desembalaje, obteniendo cada uno de sus componentes y analizado el funcionamiento de este transformador, se procedió a simular desde cero este transformador en el software ANSYS Electronics Suite y ver su comportamiento, el cual es similar al transformador antes de ser desarmado. I. INTRODUCCIÓN Sabemos que la energía eléctrica se puede transportar tanto como por medio de conductores y por el vacío, lo primero ya lo tenemos claro, lo segundo será comprobado en este informe, describiremos como es que esta energía eléctrica se transporta por el vacío para luego operar y hallar sus parámetros en el vacío. Veremos cómo es que la energía no solo puede transferirse, sino que puede manipularse como podemos observar en la figura 1. Observamos que una bobina está conectada a una batería, la otra bobina está conectada a un galvanómetro. Se acostumbra llamar primario (entrada) a la bobina conectada a la fuente de energía o “fuente de poder” y la otra bobina se le llama secundario (salida). Tan pronto como se cierra el interruptor del primario y pasa la corriente por su bobina, también en el secundario se produce una corriente, aunque no haya conexión material entre las dos bobinas. Sin embargo, al usar una fuente de poder continua, por el secundario sólo pasa un breve impulso de corriente, pero en dirección contraria. Al cambiar la fuente de poder continua por una alterna, obtendremos una inducción de voltaje de manera constante en el secundario, obteniendo así un tipo de dispositivo, el cual se le conoce con el nombre de transformador. Los transformadores los encontramos en aparatos de televisión para dar el alto voltaje necesario para el cinescopio, en los convertidores para conectar en un estéreo portátil, en los postes de las líneas de transmisión eléctrica, para reducir el voltaje proveniente de la compañía eléctrica.
Figura 3: Regla de 20 cm
P S = π d 2 4 → d =√ 4 S / π → =√ 4 (0.04)/ π =0.2256 mm Cuyo #de calibre es: AWG= Cálculo de la sección del conductor del secundario S 2 = I (^) 2 D =
3 =0.70 mm 2 Hallando su diámetro: d =√ 4 S / π → d =√ 4 (0.70) / π =0.9440 mm Y corresponde a un #de calibre: AWG= Clasificación Tabla AWG (Calibre de alambre estadounidense) Algunas aplicaciones donde podemos observar el transformador:
•En los cargadores de celular, laptop y electrodomésticos
1.Explique el funcionamiento del transformador. El principio del funcionamiento del transformador se puede explicar por medio del conocido “Transformador Ideal Monofásico”, que no es más que una máquina que se alimenta por medio de una corriente alterna monofásica. Los transformadores trabajan gracias a un principio físico llamado “Principio de Inducción Electromagnética”, la cual hace que cuando una corriente atraviesa un alambre se cree un campo magnético alrededor de dicho alambre, y de la misma manera, si un alambre está en un campo magnético que está cambiando constantemente, fluirá una corriente por dicho alambre. Un transformador está constituido: por un núcleo de material magnético que forma un circuito magnético cerrado, y sobre sus columnas se localizan dos devanados, uno denominado “primario” que recibe la energía y el otro el “secundario” que se cierra sobre un circuito de utilización al cual entrega la energía. Los dos devanados se encuentran eléctricamente asilado entre sí. La relación de transformación indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, es decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador. La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns). La razón de la transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión. En un transformador, un conductor lleva corriente a un lado creando un campo magnético, que a cambio produce una corriente en el conductor al otro lado del transformador, y una segunda corriente fluye fuera del transformador. Como se observa en la imagen, los alambres (conductores) en un transformador están envueltos en una bobina alrededor de un núcleo el cual se enrolla en varias espiras (vueltas). Los transformadores sólo trabajan con circuitos de CA (Corriente alterna), debido a que la corriente alterna (CA) en el alambre "entrante" cambia constantemente, y el campo magnético creado también cambia. El campo magnético cambiante es lo que fuerza el flujo de corriente en la bobina de "salida “. Los transformadores son dispositivos pasivos que no aportan energía, y en su mayoría funcionan con alta eficacia, transmitiendo cerca del 99% de la energía que reciben, con solo una perdida cerca al 1% de la energía se pierde, entre otras, en el calentamiento del transformador. Como calcular el peso del conductor
enunciado del fenómeno que se ha dado en llamar ley de Lenz: La fem inducida produce una corriente que actúa siempre oponiéndose al cambio que la causó originalmente." EL TRANSFORMADOR IDEAL
A. ANSYS Maxwell.
B. Análisis del problema en ANSYS Maxwell.
C. Diseño de la geometría y limites del problema.
D. Definición de los parámetros del problema.