Transformadores1/3

Unidad I.
Sistemas Electromagnéticos y principios fundamentales del transformador.

1. Acción Transformadora.

Principios de los Transformadores
■ Ley de faraday o Inducción electromagnética: es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campomagnético estático.

■ Ley de Lenz: Menciona que los voltajes inducidos serán de un sentido tal, que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo.

■ El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por logeneral con cambios en los valores de voltajes y corrientes.

Definición de un transformador
Es una máquina eléctrica estática reversible, acoplada mediante un flujo magnético común, que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro, transformando la tensión (V1) y la corriente (I1) del circuito llamado primario en la tensión (V2) y la corriente (I2) del circuito llamado secundario. Lacaracterística principal es que ambos circuitos están aislados eléctricamente..

2. Condiciones en Vacío

Un Transformador ideal: es un modelo idealizado, sin perdidas y con núcleo magnetico ideal.

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3. Transformador Ideal: Relación de Transformación.

■ La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primarioy 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 transformación (α) del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en elsecundario habrá el triple de tensión.

Ejemplo de una Relación de Transformación

Si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espirasdel primario y las del secundario se le llama relación de transformación.
Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios,la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).

■ Esto se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

DONDE:
α = Relación de transformación
Ep= Voltaje inducido bobina primaria
Es= Voltajeinducido bobina secundaria
Np= Numero de vueltas Bobina primaria
Ns= Numero de vueltas Bobina secundaria
Ip= Corriente en la Bobina primaria
Is= Corriente en la Bobina secundaria
Vp=Voltaje de entrada Bobina primaria
Vs= Voltaje de salida Bobina secundaria

4. Transferencia de Potencia.

DONDE:
Ip= Corriente en la Bobina primaria
Is= Corriente en la Bobina secundaria
Vp=Voltaje de entradaBobina primaria
Vs= Voltaje de salida Bobina secundaria
S= Potencia aparente en KVA

Problema de ejemplo:

Solucion:

5. Impedancia Referida: Transformación de impedancia.

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Al colocar una carga Z al transformador, inmediatamente surge una intensidad Is en la bobina secundaria. También hay que saber, que la tensión Es no varía al conectarle una carga. Así tenemos que la...