Este documento describe los fundamentos y aplicaciones de los materiales semiconductores y los transformadores. Explica el funcionamiento de un transformador reductor y cómo reduce la tensión de salida mediante la relación entre el número de espiras del primario y secundario. También incluye simulaciones de circuitos con transformadores reductores y fuentes de alimentación de 5 voltios.
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FUNDAMENTACIÓN Y CONTEXTUALIZACIÓN DE LOS MATERIALES
SEMICONDUCTORES Y SUS APLICACIONES
PEDRO ISNEL IBARGUEN MOSQUERA
DIANA MILENA BONILLA
RODRIGO ANDRES PICON
* PRESENTADO A: ANGEL ALEJANDRO RODRIGUEZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
ELECTRONICA ANALOGA (E-LEARNING) 208044A_2
ELECTRONICA ANALOGA
CEAD PALMIRA
SEPTIEMBRE 2015
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Tabla de contenido
Objetivos ........................................................................................................................................ 3
Transformadores........................................................................................................................... 4
Análisis del Circuito de la Siguiente Figura. .............................................................................. 5
¿Qué es la Relación de un Transformador Reductor? .............................................................. 6
Sustentación................................................................................................................................... 8
Simulaciones .................................................................................................................................. 9
Link de videos publicados en YouTube .................................................................................... 10
Trabajos citados .......................................................................................................................... 10
ANXOS......................................................................................................................................... 11
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Objetivos
El objetivo de este curso tiene como finalidad que el estudiante a través de momentos que se
componen de lecturas, prácticas y evaluación, adquiera conocimientos esenciales que le permita
desarrollar la capacidad de construir circuitos electrónicos funcionales el cual serán evaluados
durante el desarrollo del curso y un proyecto final.
Se busca que el estudiante adquiera una cultura de aprendizaje autónomo, responsable y
constante bajo el aprendizaje significativo haciendo uso de las TIC.
En esta actividad puntualmente estudiaremos el funcionamiento y comportamiento de los
materiales semiconductores y sus aplicaciones, asimismo realizaremos un análisis de la etapa de
transformación de una señal de voltaje AC en un transformador reductor.
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Transformadores
El concepto de relación de un transformador reductor, se explica de la siguiente manera:
Un transformador reductor se compone de dos bobinas, una de alta y otra de baja; para que el
transformador cumpla su función de reductor, este debe tener a la entrada de la corriente la
bobina más grande BT. (Mayor devanado) y a la salida del voltaje, debe tener la bobina más
pequeña AT. (menor devanado); esto al ser unidas con una barra o puente, permite que el voltaje
se disminuya.
En un transformador reductor se reduce la tensión de salida, y por ende tiene más espiras en el
núcleo primario que en el secundario.
Un ejemplo claro de cómo funcionan los transformadores reductores, son los timbres ilustran el
uso típico de un transformador de reducción de tensión. Los timbres típicos utilizan 16 voltios,
pero los circuitos de energía de los hogares llevan 120 voltios. Un transformador reductor recibe
los cables de alimentación de 120 voltios y reduce la corriente a un voltaje más bajo antes de
entregar energía al timbre.
Otro ejemplo muy común son los transformadores reductores que utilizan las empresas de
servicios públicos para transformar la energía de alta a media y de media a baja tensión. Para
rebajar la tensión de la línea que va a los edificios individuales. Los artefactos reductores de
tensión envían energía a las luces indicadoras de baja tensión en los aparatos de 240 voltios.
(Gerardo Cital, 2014)
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Análisis del Circuito de la Siguiente Figura.
1. En la figura anterior visualizamos a la entrada del circuito una fuente representada con una
onda senoidal en el cual nos indica que tenemos ingreso de una señal de voltaje AC, que se
conecta a un transformador.
2. El transformador de la figura, para que cumpla con la función de un reductor debe tener las
siguientes características; el devanado primario de la bobina debe tener mayor número de
espiras, y el secundario menor número espiras en su devanado; asumiendo que el ingreso de
la fuente sea de 120VCA la relación para el análisis recomendado en la guía de la actividad,
sería la siguiente.
𝑵 𝑷 = 𝟐𝟎, 𝟎𝟎𝟎 Formula
𝑽 𝑷 (𝒕)
𝑽 𝑷 (𝒕)
=
𝑵 𝑷
𝑵 𝑺
= 𝒂
6. 6
𝑵 𝑺 = 𝟓, 𝟑𝟑𝟒 Despejamos 𝑽 𝑺 =
(𝑽 𝑷)(𝑵 𝑺)
𝑵 𝑷
𝑽 𝑷 = 𝟏𝟐𝟎𝑽𝑪𝑨 Sustitución 𝑽 𝑺 =
(𝟏𝟐𝟎𝑽𝑪𝑨)(𝟓,𝟑𝟑𝟒)
𝟐𝟎,𝟎𝟎𝟎
= 𝟑𝟐, 𝟎
𝑽 𝑺 =?
¿Qué es la Relación de un Transformador Reductor?
La tensión e intensidad de entrada y de salida de un transformador, se establece mediante dos
ecuaciones sencillas, a esto se le define como relación.
(Profesorparticular09, 2012) Afirma que: El transformador tiene un lado primario y un lado
secundario que obedece a los núcleos de las bobinas asociadas a su estructura, en cada una de
ellas se expresan las medidas de tensión e intensidad de la siguiente manera.
Corriente: (Intensidad)
NP (Número de espiras de alambre sobre en su lado primario)
NS (Número de espiras de alambre sobre en su lado secundario). La relación entre la
Voltaje: (tensión)
VP (t) (Voltaje primario por el tiempo)
VS (t) (Voltaje secundario por el tiempo)
𝑽 𝑷(𝒕)
𝑽 𝑷(𝒕)
=
𝑵 𝑷
𝑵 𝑺
= 𝒂 = define la relación de espiras del transformador
𝑵 𝑷 ∗ 𝑰 𝑷( 𝒕) = 𝑵 𝑺 ∗ 𝑰 𝑺( 𝒕)
𝑰 𝑷(𝒕)
𝑰 𝑺(𝒕)
=
𝟏
𝒂
Expresión de la relación de la corriente entre el lado primario y secundario.
En resumen las ecuaciones aplicables se definen de la siguiente manera.
7. 7
Formula 1:
𝑽 𝑷
𝑽 𝑺
= 𝒂
Formula 2:
𝑰 𝑷
𝑰 𝑺
=
𝟏
𝒂
Acorde con lo anterior, concluyo en que existen dos tipos de relación para analizar un
transformador; estas son:
Relación por devanado.
Relación por voltaje y corriente.
La función de los diodos es reducir el voltaje
Como hacer una fuente de poder de 5V
Para la elaboración del proyecto se ha seleccionado el software Proteus con el cual se harán todas
las simulaciones
(https://www.google.com.co/search?q=pasos+para+construir+una+fuente+de+voltaje+de+5v&tb
m=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0CBsQsARqFQoTCKX6w7CmhsgCFQEqHgodRn4
AGA&biw=1024&bih=643) (http://es.scribd.com/doc/35070252/Como-hacer-una-fuente-de-
alimentacion-de-5-volts#scribd)
8. 8
Sustentación
En este circuito de la figura anterior podemos describirlo a groso modo de la siguiente manera; a
la entrada tenemos una fuente de corriente alterna a 110 voltios, que alimenta un transformador
reductor de 10.1 de 35.000 expiras en el primario y 2500 en el secundario que se encarga de
transformar y reducir el voltaje a 8.5V de la siguiente manera.
𝑵 𝑷 = 𝟑𝟓, 𝟎𝟎𝟎 Formula
𝑽 𝑷(𝒕)
𝑽 𝑷(𝒕)
=
𝑵 𝑷
𝑵 𝑺
= 𝒂
𝑵 𝑺 = 𝟐, 𝟓𝟎𝟎 Despejamos 𝑽 𝑺 =
(𝑽 𝑷)(𝑵 𝑺)
𝑵 𝑷
𝑽 𝑷 = 𝟏𝟐𝟎𝑽𝑪𝑨 Sustitución 𝑽 𝑺 =
(𝟏𝟐𝟎𝑽𝑪𝑨)(𝟐,𝟓𝟎𝟎)
𝟑𝟓,𝟓𝟎𝟎𝟎
= 𝟖, 𝟓
𝑽 𝑺 =?
Un puente de Wheatstone se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio
de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito
cerrado, siendo una de ellas la resistencia de bajas medidas.
Se trata de cuatro componentes eléctricos que se conectan en forma de un cuadrado, en el que la
corriente entra por una de sus dos diagonales y sale por la otra.
Es el caso del puente de Graezt (puente rectificador de 4 diodos) o el de Wheastone y derivados,
formado por 4 impedancias que se utiliza para medir componentes.
En este caso lo utilizamos para rectificar la corriente
El capacitor, es un filtro que se utiliza para aislar el positivo del negativo, su función es
almacenar un Backups de corriente por si se puede expresar así, para que ante un corte del fluido
eléctrico el suministro al dispositivo alimentado por la fuente no se corte de forma abrupta.
El capacitor condensador conjuntamente con el regulador se encargan de eliminar los picos de
circulación de la corriente y voltaje en el circuito.
Las resistencias son las que se encargan de mantener la impedancia del circuito ya que estas lo
que hacen es presentar una oposición al paso de la corriente.
