Transformadores, UFT

1. TRANSFORMADORES
HUGO MANCINI
CI:22.330.313

2. Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de
corriente alterna, manteniendo la frecuencia. 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,
tamaño, etc.
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, por medio de la acción de un campo magnético.
Está constituido por dos o más bobinas de material conductor,
aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor
de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión
entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se
establece en el núcleo.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de
la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más
simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro
dulce o hierro silicio. Las bobinas se denominan primario y secundario
según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión,
respectivamente.
“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,
por medio de la
acción de un campo
magnético.”

3. Se puede considerar un transformador ideal, aquel en el que no
existe ningún tipo de perdida, ni magnética ni eléctrica. Por lo tanto la
ausencia de perdidas supone la inexistencia de resistencia e
inductancia en los bobinados.
Como se puede observar en la figura, en el transformador ideal no
hay dispersión de flujo magnético, por lo que el flujo se cierra
íntegramente sin ningún tipo de dificultad. Las tensiones cambian de
valor sin producirse ninguna caída de tensión, puesto que no se
produce resistencias en los bobinados primario y secundario.
TRANSFORMADOR IDEAL

4. TIPOS DE TRANSFORMADORES

5. Se puede señalar que tal como denota su nombre, el transformador
de núcleo de aire no posee un núcleo ferro magnético para enlazar las
bobinas del primario y del secundario, en lo que se refiere a su
estructura las bobinas están colocadas lo suficientemente cerca como
para tener una inductancia mutua que determina la acción del
transformador.
En el caso de un transformador con núcleo de aire se dice que es
lineal cuando existe una relación lineal entre el flujo magnético y las
corrientes en las bobinas. Esto ocurre cuando las bobinas no se
devanan sobre núcleos magnéticos.
TRANSFORMADOR NUCLEO DE AIRE

6. El transformador está formado por dos bobinas colocadas de modo
que el flujo cambiante que desarrolla una enlace a la otra, como se
aprecia en la figura.
Esto producirá un voltaje inducido a través de cada bobina. Para
diferenciar las bobinas, aplicaremos la convención de los
transformadores de que: La bobina a la que se aplica la fuente de
alimentación se denomina el primario y la bobina a la que se aplica la
carga se conoce como el secundario.
INDUCTANCIA MUTUA

7. En el análisis de circuitos, la convención del punto es una convención
usada para denotar la polaridad del voltaje de dos componentes
mutuamente inductivos, tal como el devanado en un transformador.
La polaridad de todos los terminales punteados será la misma en
cualquier momento determinado, suponiendo un transformador ideal
sin inductancia de fuga.
Debido a que en la inductancia mutua se relacionan cuatro
terminales la elección del signo en el voltaje no se puede hacer
tomándolo como un inductor simple. Para esto es necesario usar la
convención de los puntos la cual usa un punto grande que se coloca
en cada uno de los extremos de las bobinas acopladas.
CONVECCION DE PUNTOS

8. Entonces sobre un circuito eléctrico donde es inconveniente indicar los
devanados así como la trayectoria de flujo se emplea el método de
convección de punto que determinará si los términos mutuos son
positivos o negativos.
La convección de puntos se muestra en la siguiente figura:
CONVECCION DE PUNTOS
Bobinas mutuamente
acopladas conectadas en
serie con inductancia Positiva
Convección de Puntos para
la bobinas anterior.

9. Convección de Puntos para la
bobinas anterior.
Bobinas mutuamente acopladas
conectadas en serie con
inductancia negativa
Entonces, si la corriente a través de cada una de las bobinas
mutuamente acopladas se aleja del punto al pasar por la bobina, el
termino mutuo será positivo. Ahora si la flecha que indica la dirección
de la corriente a través de la bobina sale del punto para una bobina y
entra al punto para la otra el termino mutuo es negativo. Se debe
tener en cuenta que la convección de punto muestra también el voltaje
inducido en las bobinas mutuamente acopladas.
CONVECCION DE PUNTOS

10. Entonces, en el análisis de circuitos, la convención del punto es una
convención usada para denotar la polaridad del voltaje de dos
componentes mutuamente inductivos, tal como el devanado en un
transformador. Por consecuencias, en el símbolo básico de un
trasformador se introducen unos puntos para indicar la fase. En la
mayoría de las fuentes de alimentación, la fase entre el primario y el
secundario no es importante. Básicamente los puntos indican si el
voltaje en el secundario se encuentra en fase con el voltaje del
primario.
CONVECCION DE PUNTOS

11. INDUCTANCIA MUTUA: EJEMPLO
Ejemplo:
Escriba las ecuaciones en malla para la red de transformadores de la siguiente
figura;
Solución:
El termino mutuo es positivo para cada bobina y el signo de M en es
positivo, tal como se determina por la dirección de I1 e I2.
Así;

12. CONVECCION DE PUNTOS: EJEMPLO
Para el siguiente circuito se desea encontrar el voltaje Vx:
Sabiendo que:
Solución:
Se determinan las corrientes de malla I1 e I2 y se aplica LVK a cada malla. Con la
correcta utilización de la convención de los puntos se pueden escribir las
ecuaciones de malla:

13. CONVECCION DE PUNTOS: EJEMPLO
Resolviendo este sistema de ecuaciones de la forma:
Se obtiene:
El voltaje buscado es igual a: