Tarea Transformadores PDF

Preview

Summary

Download Tarea Transformadores PDF

Description

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PUEBLA

Alumno: Díaz Cortes Carlos Arturo

N° de Control: B19220903

Materia: Máquinas eléctricas

Transformadores

Horario: Martes-Jueves: 5:00-7:00pm Viernes: 6:00-7:00pm

Periodo: Agosto-Diciembre 2020

Transformadores. Definición: Se denomina transformador a un elemento eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnéti co, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario. Funcionamiento de los transformadores eléctricos Los transformadores se basan en la inducción electromagnética. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario. Según la Ley de Lenz, la corriente debe ser alterna para que se produzca esta variación de flujo. El transformador no puede utilizarse con corriente continua.

Esquema básico de funcionamiento de un transformador ideal

La relación de transformación del transformador la definimos con la siguiente ecuación: Np / Ns = Vp / Vs = Is / Ip = rt       

Donde (Np) es el número de vueltas del devanado del primario. (Ns) el número de vueltas del secundario. (Vp) la tensión aplicada en el primario. (Vs) la obtenida en el secundario. (Is) la intensidad que llega al primario. (Ip) la generada por el secundario. (rt) la relación de transformación.

Elementos físicos que lo componen.  Núcleo: El núcleo de un transformador es la zona por la que circula el campo magnético entre los devanados primario y secundario. Dependiendo de la finalidad del transformador, puede tener varias formas y estar constituido por diferentes materiales. El núcleo está formado habitualmente por varias chapas u hojas de metal (generalmente material ferromagnético) que están apiladas una junto a la otra, sin soldar, similar a las hojas de un libro.



Núcleo de grano orientado: Transformador de grano orientado. El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales.



Núcleo toroidal: Pequeño transformador con núcleo toroidal. El núcleo consiste en un anillo (toroide), normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario.



Bobinas: Las bobinas son generalmente de cobre enrollado en el núcleo. Según el número de espiras (vueltas) alrededor de una pierna inducirá un voltaje mayor.



Aislamiento: Debido a que las diferentes partes eléctricas de un transformador se encuentran a distintas tensiones, es necesario aislarlas entre sí para evitar la aparición de arcos eléctricos y consecuente degradación de los componentes. Existen varios tipos de aislamiento en un mismo transformador.

 Aislamiento entre arrollamiento y núcleo - En transformadores de alta tensión suele ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral.  Aislamiento entre distintos arrollamientos - En transformadores de alta tensión suele ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral.  Aislamiento entre espiras no consecutivas de un mismo arrollamiento Dos espiras diferentes de un transformador tienen distintos niveles de tensión y deben ser aisladas. En transformadores de alta tensión puede ser una lámina de papel impregnada en aceite mineral o una capa de laca sobre el cobre.  Aislamiento entre espiras consecutivas de un mismo arrollamiento - Incluso dos espiras consecutivas tienen distintos niveles de tensión y deben ser aisladas entre sí. Una fina capa de laca sobre el cobre suele hacer esta función.

Clasificación de los transformadores. Transformadores de potencia Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. Transformadores eléctricos elevadores. Tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación con el voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado secundario es mayor a las del devanado primario.

Modelización de un transformador elevador

Transformadores eléctricos reductores. Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación con el voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al secundario. Cualquier transformador elevador puede actuar como reductor, si lo conectamos al revés, del mismo modo que un transformador reductor puede convertirse en elevador.

Modelización de un transformador reductor

Autotransformadores Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas. La solución consiste en montar las bobinas de manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría en el devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un punto intermedio de la única bobina existente. Esta tensión de entrada (Vp) únicamente recorre un determinado número de espiras (Np), mientras que la tensión de salida (Vs) tiene que recorrer la totalidad de las espiras (Ns).

Transformadores eléctricos de medida. Sirven para variar los valores de grandes tensiones o intensidades para poderlas medir sin peligro.

Transformadores eléctricos de intensidad Toma una muestra de la corriente de la línea a través del devanado primario y lo reduce hasta un nivel seguro para medirlo. Su devanado secundario está enrollado alrededor de un anillo de material ferromagnético y su primario está formado por un único conductor, que pasa por dentro del anillo. El anillo recoge una pequeña muestra del flujo magnético de la línea primaria, que induce una tensión y hace circular una corriente por la bobina secundaria.

Transformador eléctrico potencial Se trata de una máquina con un devanado primario de alta tensión y uno secundario de baja tensión. Su única misión es facilitar una muestra del primero que pueda ser medida por los diferentes aparatos.

Transformadores trifásicos. Puesto que el transporte y la generación de electricidad se realiza de forma trifásica, se desarrollaron transformadores de estas características. Pueden crearse transformadores trifásicos de dos maneras: una es mediante tres transformadores monofásicos y la otra con tres bobinas sobre un núcleo común. Esta última opción es la más recomendable, debido a que el resultado es un transformador más pequeño, más ligero, más económico y algo más eficiente. La conexión de este tipo de transformadores puede ser:    

Estrella-estrella Estrella-triángulo Triángulo-estrella Triángulo-triángulo

Transformador ideal y transformador real En un transformador ideal, la potencia de entrada es igual a la potencia de salida. Esto se representa de la siguiente forma: Np · I = NlIs Lo que ocurre en los transformadores reales es que existen pequeñas pérdidas que se manifiestan en forma de calor. Estas pérdidas las causan los materiales que componen un transformador eléctrico, y pueden ser de diferentes tipos: Pérdidas en el cobre. Debidas a la resistencia propia del cobre al paso de la corriente.  Pérdidas por corrientes parásitas. Son producidas por la resistencia que presenta el núcleo ferromagnético al ser atravesado por el flujo magnético.  Pérdidas por histéresis. Son provocadas por la diferencia en el recorrido de las líneas de campo magnético cuando circulan en diferente sentido cada medio ciclo. Pérdidas a causa de los flujos de dispersión en el primario y en el secundario. Estos flujos provocan una autoinductancia en las bobinas primarias y secundarias. ...