El documento describe los conceptos básicos de los transformadores eléctricos, incluyendo el acoplamiento magnético, la inductancia mutua, las bobinas primarias y secundarias, la relación de espiras, las pérdidas en los transformadores no ideales y los transformadores trifásicos. Explica cómo los transformadores funcionan para elevar o reducir el voltaje mediante el uso de bobinas acopladas magnéticamente y cómo se relacionan las corrientes y voltajes en los devanados primario y secundario.

1. INGENIERIA ELECTRONICA
Lexandro Suarez
C.I:25763372
CIRCUITOS ACOPLADOS MAGNÉTICAMENTE
1) Acoplamiento magnético
En electrónica se denomina acoplamiento magnético al fenómeno físico por el
cual el paso de una corriente eléctrica variable en el tiempo por una bobina
produce una diferencia de potencial entre los extremos de las demás bobinas
del circuito. Cuando este fenómeno se produce de forma indeseada se
denomina diafonía.
Este fenómeno se explica combinando las leyes de Ampère y de Faraday. Por la
primera, sabemos que toda corriente eléctrica variable en el tiempo crea
un campo magnético proporcional, también variable en el tiempo. La segunda
nos indica que todo flujo magnético variable en el tiempo que atraviesa una
superficie cerrada por un circuito induce una diferencia de potencial en este
circuito.
2) Inductancia Mutua
Se llama inductancia mutua al efecto de
producir una fem en una bobina, debido al
cambio de corriente en otra bobina
acoplada. La fem inducida en una bobina
se describe mediante la ley de Faraday y
su dirección siempre es opuesta al cambio
del campo magnético producido en ella
por la bobina acoplada (ley de Lenz ). La
fem en la bobina 1 (izquierda), se debe a
su propia inductancia L.
La fem inducida en la bobina #2,
originada por el cambio en la corriente
I1 se puede expresar como

2. La inductancia mutua M se puede definir como la proporción entre la fem
generada en la bobina 2, y el cambio en la corriente en la bobina 1 que origina
esa fem.
La aplicación mas usual de la inductancia mutua es el transformador
Inductancia Mutua: Transformador
Si por el secundario de un transformador fluye mas corriente debido a que se
está consumiendo mas potencia, entonces por el primario debe fluir igualmente
mas corriente para suministrar mas energía. Este acoplamiento entre el
primario y el secundario, se describe mas convenientemente en términos
de inductancia mutua. La inductancia mutua aparece en las ecuaciones del
circuito de ambos circuitos primario y secundario del transformador.
3) Primario y Secundario
La Bobina primaria o “primario” es aquella que recibe el voltaje de entrada y la
Bobina secundaria o “secundario” es aquella que entrega el voltaje
transformado.
La bobina es un transformador de corriente electrica. al arrollamiento primario
llega corriente de bateria y salen de arrollamiento secundario miles de volt.
Consta de dos arrollamientos, primario y secundario, con una relación de
espiras de 1 a 1000 aproximadamente, con grosores inversamente
proporcionales a dichas longitudes, y un núcleo ferromagnético. Cuenta con dos
conexiones para el primario: una de alimentación positiva desde el contacto de
encendido del motor, y una de negativo al dispositivo de interrupción cíclica del
primario. El secundario cuenta con una conexión a masa, y otra de salida de
alta tensión hacia la bujía o en su caso hacia el distribuidor .Posteriormente a
las bujías del motor.

3. Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan ya sea
en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, ésto según
el criterio del fabricante.
Debido a esta situación, podría ser que la intensidades de corriente eléctrica en
la bobina primaria y la intensidad de corriente en la bobina secundaria circulen
en un mismo sentido, o en sentido opuesto.
La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado
secundario está arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto hace
que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten. Los
terminales “H1” y “X1” están en línea. Ver diagrama.

4. 4) Marca de polaridad de las bobinas
Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los
terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre
los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado
primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama.

5. Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo y si la
lectura es menor a Vx, el transformador es sustractivo
5) Transformador ideal
El transformador ideal. El transformador eléctrico ideal es un dispositivo que se
encarga de “transformar” el voltaje de corriente alterna (VAC) que le llega a su
entrada, en otro voltaje también en corrientealterna de diferente amplitud, que
entrega a su salida.
Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras
(vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y
se denominan:
– Bobina primaria o “primario” a aquella que recibe el voltaje de entrada y
– Bobina secundaria o “secundario” a aquella que entrega el voltaje
transformado.
La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una
corrientealterna.
Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el
bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo
magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo
magnético que atraviesa las espiras del “Secundario”, se generará por el
alambre del secundario un voltaje. En este bobinado secundario habría
una corriente si hay una carga conectada (el secundario conectado por ejemplo
a un resistor)

6. La razón de transformación del voltaje entre el bobinado “Primario” y el
“Secundario” depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número
de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el
triple de voltaje. La fórmula:
Entonces: Vs = Ns x Vp / Np
Un transformador eléctrico puede ser “elevador o reductor” dependiendo del
número de espiras de cada bobinado. Si se supone que
el transformador eléctricoes ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la
que se obtiene de él, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces:
Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps. Si tenemos
los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su
potencia usando la siguiente fórmula: Potencia = voltaje x corriente. P = V x I
(en watts)
Aplicando este concepto al transformador eléctrico y como P(bobinado pri) =
P(bobinado sec). Entonces la única manera de mantener la misma potencia en
los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya
en la misma proporción y viceversa, entonces:
Así, para conocer la corriente en el secundario (Is) cuando tengo:

7.  Ip (la corriente en el primario),
 Np (espiras en el primario) y
 Ns (espiras en el secundario)
se utiliza siguiente fórmula: Is = Np x Ip / Ns
6) Relación de espiras
La relación de transformación indica el aumento o decremento que sufre el
valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere
decir, la relación entre la tensión de salida y la de entrada.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), aplicada al devanado
primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), obtenida en el secundario, es
directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario
(Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:
EP/ES=NP/NS
La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario
y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada
uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el
secundario habrá el triple de tensión.
NP/NS = VP/VS = IP/IS =m
Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs)
es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente
en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el
devanado secundario o corriente de salida.
Esta particularidad 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.

8. Así, 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
espiras del primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del
transformador o relación de transformación.
Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un
transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario:
P1=P2
V1I1=V2I2
El producto de la diferencia de potencial 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).
7) Circuito equivalente
8) Reflexión de la impedancia del circuito secundario en el circuito
primario.
9) Pérdidas en los transformadores no ideales.
Ninguna maquina eléctrica es ideal, es decir siempre tienen algún tipo de
perdida al realizar un trabajo, siendo estas estáticas o dinámicas
En el caso del transformador estas pérdidas son estáticas
En un trasformador se producen perdidas esencialmente por las siguientes
causas:
*por ciclos de histéresis

9. *por corrientes parasitas (corrientes de Foucault)
(Estas dos llamadas también perdidas en el hierro)
*pedidas en el cobre del bobinado
*Perdidas en el hierro
Como se menciono anteriormente de forma breve las perdidas en el hierro son
las perdidas por histéresis y por corrientes parasitas
Las corrientes parasitas se producen en cualquier material conductor cuando se
encuentran sometidos a una variación de flujo magnético, como los núcleos de
los transformadores están hechos de materiales magnéticos y estos materiales
son buenos conductores se genera una fuerza electromotriz inducida que
origina corrientes que circulan en el mismo sentido dando lugar a el
denominado efecto Joule
Las perdidas por corrientes parasitas dependerán del material con el que está
construido el núcleo magnético del transformador
Para reducir en parte estas pérdidas de potencia es necesario que el núcleo del
transformador que esta bajo un flujo variable no sea macizo, es decir el núcleo
deberá estar construido con chapas magnéticas de espesores muy delgados,
colocadas una enzima de otra y aisladas entre si
Al colocar las chapas magnéticas lo que conseguimos es que la corriente
eléctrica no pueda circular de una chapa a otra y se mantenga
independientemente en cada una de ellas con lo que se induce menos corriente
y disminuye la potencia perdida por corrientes parasitas o corrientes de
Foucault

10. 10) Transformadores trifásicos.
Este tipo de transformadores se ocupa de la elevación y reducción de la tensión
en diversas partes del sistema eléctrico: En generación cerca de los
generadores para elevar la insuficiente tensión de estos, así como también en
las líneas de transmisión y, por último, en distribución en donde se distribuye la
energía eléctrica a voltajes menores hacia casas, comercios e industrias. Todos
los transformadores desde el generador hasta la entrada a nuestros hogares o
industrias son transformadores trifásicos.
Un transformador trifásico consta de tres fases desplazadas en 120 grados
eléctricos, en sistemas equilibrados tienen igual magnitud. Una fase consiste en
un polo positivo y negativo por el que circula una corriente alterna.
Las diferentes formas de conexión de los bobinados trifásicos de un
transformador, recibe el nombre de grupo de conexionado. Además de
identificar las conexiones de los bobinados primario y secundario (estrella,
triángulo o zig-zag), el grupo de conexionado indica el desfasaje entre las
tensiones de línea primaria y secundaria, de los sistemas trifásicos vinculados
por el transformador. Los grupos de conexionado más comúnmente utilizados
en la distribución de energía eléctrica son Dy5 (primario en triángulo,
secundario en estrella, desfasaje 150 grados) y Dy11 (triángulo, estrella, 330
grados), Yy0 (estrella, estrella, 0 grados), Yd11 (estrella, triángulo, 330
grados), entre otros. El concepto práctico de grupo de conexionado adquiere
relevancia para realizar una operación segura, durante la puesta en paralelo de
transformadores.