Práctico final

Nombres:- Michelle Rodriguez, - SilvinaCardozo, - GermánRivero
Fecha:29/10/2015
Docente:Washington Meneses
CeRPdel Norte

Fecha:29/10/2015
CeRPdel Norte
Comprobar si se cumple la relación de transformación en un transformador
elevador.
Graficar Voltaje Obtenido en función de Voltaje Inicial.
- Fuente
- Conectores
- Núcleo de Hierro común en U
- Bobinas:
 2000 Vueltas
 400 Vueltas
 1000 Vueltas
 500 Vueltas
- Voltímetro
- Soporte de apoyo
Transformadores
Un transformador es un dispositivo para variar las tensiones y corrientes alternas sin
perdida apreciable de potencia. Su funcionamiento se basa en el hecho de que una
corriente alterna en un circuito inducirá una fem alterna en otro circuito próximo debido

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a la inductancia mutua entre ambos.
En la figura se indica un transformador simple compuesta por dos bobinas de hilo
conductor arrolladas sobre un núcleo de hierro común. La bobina que se conecta a la
fuente de entrada se denomina primario y la otra, secundario. Puede utilizarse
cualquiera de los dos arrollamientos de un transformador para primario o secundario. La
función del núcleo de hierro consiste en aumentar el campo magnético creado por una
corriente determinada y para que se vea constreñido de forma que prácticamente todo el
flujo magnético que atraviese uno de los arrollamientos atraviese el otro. El primario es
entonces un circuito simple formado por un generador de fem alterna y una inductancia
pura. La corriente (de magnetización) y la tensión en el primario están desfasadas entre
sí en 90° y la potencia media disipada en el arrollamiento primario es cero. Si el flujo
magnético que atraviesa una espira o vuelta del primario, la caída de tensión en él es:
𝑉𝐿1 = 𝑁1 𝑑∅ 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎/𝑑𝑡
Aplicando la regla de las Mallas de Kirchhoff al circuito del primario se tiene entonces:

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ε − N1
d∅vuelta
dt
= 0
o sea
𝜀 = 𝑁1
𝑑∅ 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎
𝑑𝑡
Si se considera que no existe ninguna pérdida de flujo en el núcleo de hierro, el flujo
que atraviesa cada espira es el mismo en ambos arrollamientos. Así pues, el flujo total
que atraviesa el arrollamiento secundario es N2 Փvuelta, y la tensión que aparece en dicho
secundario es:
𝑉2 = − 𝑁2
𝑑∅𝑣𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎
𝑑𝑡
Comparando estas ecuaciones, podemos ver que:
𝑉2 = −
𝑁2
𝑁1
𝜀

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Inductancia mutua:
La interacción magnética entre dos alambres transporta corrientes estables, la corriente
en uno de los alambres genera un campo magnético que ejerce una fuerza sobre la
corriente en el otro alambre. Pero cuando hay una corriente variable en uno de los dos
circuitos, surge una interacción adicional.
Si tenemos dos bobinas de alambre una cerca de la otra como en el experimento

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Una corriente que circula por la bobina 1 produce un campo magnético 𝐵⃗ y, por lo
tanto, un flujo magnético en la bobina 2. Si la corriente en la bobina 1 cambia, el flujo a
través de la bobina 2 también cambia; de acuerdo con la Ley de Faraday, esto induce
una fem en la bobina 2. De este modo un cambio en la corriente de un circuito puede
inducir otra corriente en un segundo circuito.
Obs:
Si las bobinas están en el vacío, el flujo a través de cada espira de la bobina 2 es
directamente proporcional a la corriente. Entonces la inductancia mutua, es una
constante que solo depende de la geometría de las dos bobinas (el tamaño, la forma, el
número de espiras y la orientación de c/u, así como la separación entre ellas). Si está
presente un material magnético, también depende de las propiedades magnéticas de
éste.
Desventajas y usos de la inductancia mutua:
La inductancia mutua puede ser inconveniente en los circuitos eléctricos, pues las
variaciones de corriente en un circuito inducen fem no deseadas en otros circuitos
cercanos. Para minimizar estos efectos, los sistemas de circuitos múltiples deben
diseñarse de manera que M sea tan pequeña como se pueda, por ejemplo, dos bobinas
podrían colocarse muy alejadas o con sus planos perpendiculares.
Felizmente, la inductancia mutua también tiene muchas aplicaciones útiles. Un
transformados, usado en los circuitos de corriente alterna para subir o bajar voltaje, no
tiene diferencias fundamentales con las dos bobinas de la figura anterior.

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Una corriente alterna variable en el tiempo en una bobina de transformador produce una
fem variable en la otra bobina; el valor de M, que depende de la geometría de las
bobinas, determina la amplitud de la fem inducida en la segunda bobina y, por lo tanto,
la amplitud del voltaje de salida.
Relación de Transformación:
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), la aplicada al devanado
primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es
directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y
secundario (Ns), según la ecuación:
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.

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Dónde: (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.
Calentamiento de Joule:
https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule
Corrientes de Foucault:
https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_de_Foucault
Histéresis:
https://es.wikipedia.org/wiki/Histéresis

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Iniciamos armando el circuito que consiste en hacer un transformador elevador, donde
en el cual, la bobina “primario” será de 400 vueltas y el “secundario” en 2000 vueltas;
primero vamos a registrar los datos con 3 v, luego con 6 v, 9 v y por último con 12 v,
hacer el mismo procedimiento, para las bobinas de 1000 y 500 vueltas.
Comparar dichos datos obtenidos haciendo gráficas de Voltaje Obtenido en función de
Voltaje Inicial, calculando las pendientes de dichas y ver si se cumple la Relación de
Transformación.

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Fuente Voltaje 1
Datos
Obtenidos
Datos (Apretando el
Núcleo)
3 3,77 7,88 8
6 6,6 15,33 15,1
9 9,3 22,5 23,3
12 12,09 29,8 29,9
y = 2.6709x - 2.1318
R² = 0.9979
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10 12 14
V2/V1 (2000-400) APRETANDO

Fecha:29/10/2015
CeRPdel Norte
Fuente Voltaje 1
Datos
Obtenidos
3 3,85 7,43
6 6,78 13,1
9 9,66 18,74
12 12,58 24,1
y = 2.6366x - 2.0573
R² = 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10 12 14
V2/V1 (2000-400) Obtenido

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Relación de Transformación Teórica:
- Primer Tabla
𝑁2
𝑁1
=
2000
400
= 5 = 𝑚
- Segunda Tabla
𝑁2
𝑁1
=
1000
500
= 2 = 𝑚
“𝑚” es la pendiente de la gráfica
y = 1.9143x + 0.1116
R² = 0.9998
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12 14
V2/V1 (1000-500)

Fecha:29/10/2015
CeRPdel Norte
Rt1
APRETANDO
Rt1
OBTENIDO Rt2
2,122015915 2,090185676 1,92987013
2,287878788 2,322727273 1,932153392
2,505376344 2,419354839 1,939958592
2,47311828 2,464846981 1,915739269
Las dos primeras gráficas fueron obtenidas con las bobinas de 400 vueltas como
primario y 2000 vueltas como secundario. Las pendientes de dichas gráficas son 2,67 y
2,63 nos indican que la relación de transformación no se cumple, pues, el valor teórico
es 5 y el valor experimental obtenido fue muy cercano a 2. O sea, la relación de
transformación no se cumple.
Creemos que esto se debe, primero, a una mala impresión de dicha bobina, que en vez
de ser de 2000 vueltas es de 1000 vueltas. Segundo, a las pérdidas a través de las
corrientes de Foucault, y también, existen otras perdidas de potencia debido al
calentamiento de Joule de las pequeñas resistencias que forman ambos arrollamientos y
a la Histéresis que se presenta en el núcleo de hierro.
Optamos por colocar un voltímetro conectado al primario para ver si la fuente entregaba
la tensión que indicaba y vimos que hay variaciones, que de algún modo ayudaron a
lograr mediciones más confiables.

Fecha:29/10/2015
CeRPdel Norte
La tercera gráfica fue obtenida con las bobinas de 500 vueltas como primario y
1000 vueltas como secundario. La pendiente de la tercera gráfica es 1,91 un valor muy
cercano a 2, siendo el 2 el valor teórico que deberíamos obtener. Podemos decir que en
este caso si se cumple la relación de transformación.
La poca diferencia obtenida entre el valor teórico de la pendiente y el real se debe a las
causas anteriormente mencionadas, corrientes de Foucault, calentamiento de Joule e
Histéresis.

Fecha:29/10/2015
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- Física, Paul Tipler, Editorial Reverté S.A, Tercera Edición, 1996.
- Física Universitaria, Editorial Pearson, Young Freedman, Sears Zemansky,
Decimosegunda Edición, 2009.
- https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

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