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Transformadores y accionamientos electromecánicos - Prof. Vicente Hinojosa, Transcripciones de Electrónica
La unidad 2 del tema de Transformadores y accionamientos electromecánicos del código 2211550033--1199 del año académico 55ºº de la escuela de Electrotecnología del Politécnico. La unidad aborda los conceptos básicos de tensión y corriente alterna, el funcionamiento de los transformadores y su importancia en la transmisión y distribución de energía eléctrica. Además, incluye ejemplos y ejercicios prácticos.
Tipo: Transcripciones
2021/2022
1 / 10
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UNIDAD 2 :
Transformadores
Accionamientos
Electromecánicos
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Contenidos
- Contenidos
- Introducción
- Tensión y corriente alterna
- Funcionamiento del Transformador
- Bibliografía........................................................................................................................
- Libros
- Sitios WEB
Tensión y corriente alterna
A modo de pequeño resumen, recordamos que la tensión alterna es la tensión que cambia de magnitud y sentido de forma cíclica y senoidal. En la siguiente imagen vemos una gráfica de la tensión vs el tiempo:
La corriente alterna (CA) es la que se establece en un circuito que está siendo alimentado por una fuente de tensión alterna:
Se conoce como frecuencia a la cantidad de ciclos por segundo que realiza la tensión o la corriente. En nuestro país la tensión de nuestras casas es de 220V y la frecuencia de 50 HZ, lo que implica que en 1 segundo la tensión cambia de positivo (+220V) a negativo (-220V) 50 veces.
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Accionamientos Electromecánicos
Transformadores
Funcionamiento del Transformador
Sus componentes clave son dos bobinas o devanados, aislados eléctricamente uno del otro, pero enrollados en el mismo núcleo , que por lo general está hecho de un material, como el hierro. Esto mantiene las líneas del campo magnético, generadas por la corriente que circula por uno de los devanados, casi completamente dentro del núcleo. Por consiguiente, casi todas las líneas de este campo pasan a través del otro devanado. El devanado que suministra energía se llama primario , y el devanado que toma energía recibe el nombre de secundario. Suelen utilizarse los siguientes símbolos para representar un transformador:
Al tener corrientes alternas circulando por espiras, ¿Cómo va a ser el campo magnético que se genere? Veamos el siguiente GIF:
Accionamientos Electromecánicos
Transformadores
La fem inducida en el secundario da lugar a una corriente alterna en el secundario (ya que el flujo es alterno), y esto entrega energía al dispositivo al que está conectado el secundario (R). Todas las corrientes, fem y campos magnéticos tienen la misma frecuencia que la fuente de tensión alterna (50 Hz).
Veamos cómo se consigue en un transformador que el voltaje entre los extremos del secundario tenga una amplitud mayor o menor que el voltaje entre los extremos del primario. La intensidad del flujo magnético está relacionada con la cantidad de espiras que posee el primario ( N1 ), a mayor cantidad de espiras, mayor será el flujo magnético. Por otro lado, la fem inducida en el secundario está relacionada con la cantidad de espiras del secundario ( N2 ), a mayor cantidad de espiras, mayor será la fem inducida en el secundario. De forma experimental y también teórica se define:
DEFINICIÓN Transformador
La ecuación se puede reescribir de la siguiente forma:
Donde recibe el nombre de relación de transformación.
La primera ecuación se reescribe de la siguiente forma:
Es así que modificando la relación entre el número de espiras del primario y del secundario se logra que la tensión del secundario sea mayor a la del primario (transformador elevador) o que la tensión del secundario sea menor a la del primario (transformador reductor). Si se considera que el circuito secundario posee una carga (en este caso la resistencia R), existe una circulación de corriente por el circuito secundario ( ):
Por otro lado, si consideramos que no hay pérdidas de energía en el transformador, la potencia eléctrica del primario ( ) debe ser igual a la potencia eléctrica del
secundario ( ). Igualando:
A continuación, podemos ver un esquema general de la Generación, Transmisión y Distribución de la energía eléctrica:
Video recomendado (del minuto 0 al 1:55): https://www.youtube.com/watch?v=DD71yosoo0U
Ejercicio 1: Si compro por aliexpress una cafetera y por desgracia el aparato está diseñado para operar en una línea de 110 V y obtener 960 W de potencia eléctrica, voy a necesitar un transformador que lleve los 220V de mi casa a 110V. a) Realiza un esquema que contenga todos los elementos involucrados. b) Si el primario del transformador tiene 100 espiras, ¿Cuántas espiras debe tener el secundario? c)Si el secundario tiene 100 espiras ¿Cuántas espiras debe tener el primario? d) ¿Cuál es la potencia eléctrica en el primario? ¿Cómo es en relación a la del secundario y por qué? e) ¿Cuál es la corriente que consume la cafetera en el secundario? ¿Cómo es la corriente en el primario? f) ¿Cuál es la resistencia de la cafetera?
Bibliografía
Libros Sears, Zemansky (2009) Física universitaria con física moderna Serway, R. A., Jewett, J. W. (2008) Física para ciencias e ingeniería. Sitios WEB https://www.learnengineering.org/