Transformador

2.32 Transformador


2.32.1 Objetivos


• Estudiar el efecto producido por dos bobinas cercanas en el mismo transformador.

• Comprender el principio del transformador

• Determinar la relación existente entre corrientes y tensiones en las dos bobinas.

• Observar cómo la relación de vueltas las dos bobinas determina la relación entre la corriente y la tensión.2.32.2 Conocimiento Previo


• Inducción Electromagnética

• Inductancia

2.32.3 Nivel de Conocimiento


• Vea Conocimiento Previo

2.32.4 Equipamiento Necesario


1 Módulo 12-200-A de Electricidad y Electrónica Básica

2 Multímetros

O Se puede utilizar el Feedback Virtual Instrumentación en lugar de uno de los multímetros

1 Generador de Función, 100 Hz œ 5 kHz 20 Vpk-pk senoidal (Feedback FG601)

2.32.5 Teoría


Estudiamos en capítulos anteriores que, si tenemos dos espiras bobinadas al mismo núcleo y una corriente circula por una de ellas, la corriente también circulará por la segunda espira siempre que se haya producido alguna variación en el valor de la corriente que circula en la primera.

Este fenómeno recibe el nombre de InducciónElectromagnética.

Un conductor por el cual circula una corriente posee un campo magnético a su alrededor que es proporcional a la magnitud de la corriente que fluye en él, por lo tanto, si la corriente cambia, también lo hace el campo magnético.

La segunda espira también está bajo la influencia de este campo y se produce un FEM en el conductor que también está bajo la influencia de ese campo.

En elejercicio de Inductancia estudiamos esta FEM inducida como una FEM contralectromotriz y que su magnitud es proporcional a la velocidad de cambio del flujo magnético que enlaza al conductor.

Es decir, en un conductor,

e = [pic]

donde Ф es el flujo magnético.

Cuando se devana un conductor en forma de bobina, cada espira de esa bobina es atravesada por el campo magnético, por lo que la FEMinducida en cada una será:

e = [pic]

sin embargo, si existe un número N de vueltas en la bobina, el valor total de la FEM inducida será proporcional al número de vueltas en la bobina.

- N [pic]

Considere el siguiente circuito.

[pic]

Fig. 1

Si se alimenta a la bobina P con una tensión alterna, fluirá por ella una corriente también alterna.

Esta corriente creará un campomagnético alterno en el núcleo que se muestra en el diagrama con línea de puntos.

Este campo se unirá a las vueltas de la segunda bobina S e inducirá una FEM en ellas que provocará el flujo de una corriente alterna en la carga del segundo circuito.

Este principio se denomina Principio del Transformador.

2.32.5.1 Relación entre la tensión y número de espiras


La tensión en el primario esde Vp Voltios. Si existe un número Np de vueltas en el bobinado del primario, la tensión en cada vuelta en el primario tendrá un valor de [pic] Voltios.

El primario formará un campo magnético, y si asumimos que TODO el flujo magnético en el primario también atravesará al secundario, entonces el mismo flujo inducirá una FEM en las vueltas del secundario.

Como una FEM de [pic] Voltios porcada vuelta en el circuito primario crea un flujo, digamos Ф, y todo este flujo enlaza también al secundario, luego la variación del flujo producirá una FEM de [pic] Voltios en cada espira del secundario también.

Si existen un número Ns de vueltas en el bobinado secundario, el total en el secundario será [pic] x Ns

Es decir:

Vs = Ns . [pic].

Entonces:

[pic]= [pic]

Es decir quela relación entre la tensión de primario y del secundario es igual a la relación que existe entre el número de vueltas en el primario y el secundario.

Es imposible diseñar un transformador en el cual todo el flujo que se genera en el bobinado del primario se interrumpa en el bobinado secundario. Ésta, es una expresión muy común.

2.32.5.2 Relación entre corrientes y números de espiras...