El documento describe los principios básicos de funcionamiento de un transformador eléctrico. Un transformador consta de dos bobinas, primaria y secundaria, enrolladas sobre un núcleo de hierro. La corriente alterna en la bobina primaria induce un flujo magnético que genera una tensión en la bobina secundaria. La razón de transformación depende del número de vueltas de cada bobina. El núcleo conduce el flujo magnético y soporta las bobinas. El documento también explica conceptos como inductancia mutua y el método de

1. Asignación 5 Circuitos Electricos II Rafael Torres C.I. 16.386.228

2. Transformador. Es un dispositivo que se encarga de "transformar" la tensión de corriente alterna que tiene a la entrada en otra diferente a la salida. Este dispositivo 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 denominarán: "primario" a la que recibe la tensión de entrada y "secundario" a aquella que dona la tensión transformada.

3. La bobina "primaria" recibe una tensión alterna que hará circular, por ella, una corriente alterna. 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 una tensión. Habría corriente si hubiera una carga (si el secundario estuviera conectado a una resistencia, por ejemplo). La razón de la transformación de tensión entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno.

5. Tipos de Transformadores Forzada Natural Según refrigeración Con pyraleno En baño de aceite En seco Según elemento refrigerante Intemperie Interior Según medio Reductores Elevadores Según tensión secundario Trifásicos-monofásicos Trifásicos-dodecafásicos Trifásicos-exafásicos Trifásicos Monofásicos Por los sistemas de tensiones Transformadores de medida Transformadores de comunicaciones Transformadores de potencia Según funcionalidad

6. Transformador Ideal. Es una maquina sin perdidas. Tiene una bobina de entrada y una de salida. Su uso es en frecuencias bajas. No posee capacitancias. No tienen perdida por histéresis. Las bobinas no tienen resistencias.

7. Transformador de núcleo de aire. Es una maquina con perdidas. Posee capacitancia en sus vueltas. Se utiliza en frecuencias altas. Tiene perdidas por histéresis. Su perdida se debe a las resistencias que posee.

8. Inductancia Mutua. Es el fenómeno que se lleva a cabo con dos inductancias cada una afectada por la auto inductancia las cuales se transmiten energía a través del campo magnético. La inductancia mutua depende de la geometría de los inductores y se acostumbra a usar un factor k, denominado factor o coeficiente de acoplamiento, cuyo valor se encuentra entre 0 y 1. La inductancia mutua entre dos bobinas es proporcional al cambio instantáneo en el flujo que enlaza a una bobina producida por un cambio instantáneo a través de la otra bobina.

9. Ejemplo de Inductacia Mutua. Considerar dos espiras, de radios a y b, dispuestas de manera que sus centros están en el mismo eje (eje z), sus planos son perpendiculares al eje z, y sus centros están a una distancia d. Si una de las espiras es muy pequeña, d>>a, por ejemplo, es posible obtener el coeficiente de autoinducción en forma muy simple.

10. El campo magnético, en el eje de la espira mayor (de radio a) es Como la espira menor es muy pequeña, el campo en cualquier punto de ella debe ser constante, de valor luego el flujo enlazado por la espira de radio b , debido a la otra espira es Con esto, el coeficiente de inducción mutua es

11. Método de convección de puntos. El método de convención de puntos es usado para conocer la polaridad del voltaje de dos componentes mutuamente inductivos. Existe la relación entre las magnitudes y los ángulos de los voltajes y las corrientes sobre los lados primarios y secundarios de un transformador, pero dado que el voltaje del circuito primario es positivo en un extremo especifico de la espira, ¿cuál seria la polaridad del voltaje del circuito secundario?. En los transformadores reales seria posible decir la polaridad secundaria, solo si el transformador estuviera abierto y sus bobinas examinadas. Para evitar esto, los transformadores usan la (Convención de puntos). Los puntos que aparecen en un extremo de cada bobina muestran la polaridad del voltaje y la corriente sobre el lado secundario del transformador. La relación es como sigue: 1.- Si el voltaje primario es positivo en el extremo punteado de la bobina con respecto al extremo no punteado, entonces el voltaje secundario será también positivo en el extremo punteado. Las polaridades de voltaje son las mismas con respecto al punteado en cada lado del núcleo. 2.- Si la corriente primaria del transformador fluye hacia dentro del extremo punteado de la bobina primaria, la corriente secundaria fluirá hacía afuera del extremo punteado de la bobina secundaria.

12. Ejemplo de convención de puntos. Para este circuito se desea encontrar el voltaje Vx: 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. Resolviendo este sistema de ecuaciones de la forma: El voltaje buscado es igual a: Se obtiene: