El documento explica el funcionamiento de los transformadores eléctricos. Los transformadores permiten cambiar el voltaje de la electricidad que fluye en los circuitos aumentándolo o disminuyéndolo. Funcionan gracias al principio de inducción electromagnética y están constituidos por un núcleo magnético y dos devanados aislados eléctricamente. La relación entre el voltaje de entrada y salida depende del número de espiras de cada devanado.

1. Prof.: Matilde García
CIRCUITOS ELÉCTRICOS II
Alumno: Keilyn Quevedo
C.I: 24537434

2. El transformador, también conocido como transformador de voltaje son dispositivos
usados en circuitos eléctricos que hacen posible cambiar el voltaje de la electricidad que
fluye en los circuitos, además que permiten aumentar (Intensificación) o disminuir
(reducción) el voltaje.
“El transformador es un
dispositivo que se encarga de
"transformar" el voltaje de corriente
alterna que tiene a su entrada en
otro diferente amplitud, que entrega
a su salida.”

3. El principio del funcionamiento del transformador se puede explicar por medio del
conocido “TRANSFORMADOR IDEAL MONOFÁSICO”, que no es mas que una
máquina que se alimenta por medio de una corriente alterna monofásica.
Los transformadores trabajan gracias a un principio físico llamado “Principio de
Inducción Electromagnética”, la cual hace que cuando una corriente atraviesa un
alambre se cree un campo magnético alrededor de dicho alambre, y de la misma
manera, si un alambre está en un campo magnético que está cambiando
constantemente, fluirá una corriente por dicho alambre.
Un transformador está constituido: por un núcleo de
material magnético que forma un circuito magnético
cerrado, y sobre sus columnas se localizan dos
devanados, uno denominado que recibe la
energía y el otro el que se cierra sobre
un circuito de utilización al cual entrega la energía. Los
dos devanados se encuentran eléctricamente asilado
entre sí. Por ejemplo,

4. La relación de transformación indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la
tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, es decir, por cada volt de entrada
cuántos volts hay en la salida del transformador.
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) .
La razón de la 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.

5. En un transformador, un conductor lleva corriente a
un lado creando un campo magnético, que a
cambio produce una corriente en el conductor al
otro lado del transformador, y una segunda
corriente fluye fuera del transformador.
Los transformadores son dispositivos pasivos que no aportan energía, y en su mayoría
funcionan con alta eficacia, transmitiendo cerca del 99% de la energía que reciben, con
solo una perdida cerca al 1% de la energía se pierde, entre otras, en el calentamiento del
transformador.
Los transformadores sólo trabajan con circuitos de CA (corriente alterna), debido a que la
corriente alterna (CA) en el alambre "entrante" cambia constantemente, y el campo
magnético creado también cambia. El campo magnético cambiante es lo que fuerza el flujo
de corriente en la bobina de "salida“.
Como se observa en la imagen, los alambres (conductores) en un transformador están
envueltos en una bobina alrededor de un núcleo el cual se enrolla en varias espiras
(vueltas).

6. En un Transformador Ideal, se dice que la potencia que entrega desde un embobinado
es igual al embobinado que la recibe, sin que se desprecien las perdidas por calor y otras),
es decir:
En un Transformador Real, se dice que no toda potencia que entrega desde un
embobinado es igual a la que llega al otro embobinado, es decir presenta perdidas de
potencia, ya que se toman en cuenta otras variable.

7. Como ya sabemos los transformadores Ideales son transformadores perfectos, donde no se
pierde la potencia.
Donde la relación de tensión de entrada y salida es igual a la relación del numero de espiras
de los embobinados.
En este tipo de transformadores (Ideales) la relación de tensión de entrada y salida es igual
a la relación del numero de espiras de los embobinados.
En el transformador Ideal al no existir perdidas las relación de tensiones es inversa a la
relación de intensidades.

8. oTransformadores con núcleo de aire.
o Transformadores con núcleo de hierro.
o Transformadores con núcleo de ferrita.
Por otro lado existen otros transformadores, los llamados Transformadores Reales, y
varias categorías, en donde encontramos, la categoría de transformadores según el material
del núcleo, donde conseguimos tres grupos:

9. En un Transformador de Núcleo de Aire (por ser un Transformador Real), no
toda potencia que se le entrega desde el embobinado primario es igual a la que
se obtiene de el secundario, es decir presenta perdidas de potencia, ya que en
los transformadores reales se toma en cuenta variables como:
En un Transformador Ideal no se toman en cuenta características tales
como:
o La reluctancia magnética ( es nula.)
o La resistencia de las bobinas ( es nula.)
o La perdida de hierro ( es nula), y
o Las fugas magnéticas (son nulas).
o La reluctancia magnética.
o La resistencia de las bobinas.
o La perdida de hierro, y
o Las fugas magnéticas.

10. Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de
espiras de cada bobinado, es decir, en un transformador cuyo voltaje del embobinado
secundario sea superior al del embobinado primario se le conoce como transformador
elevador, mientras que si el voltaje del embobinado secundario es inferior al del
embobinado primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor.

11. Un transformador de 300 W de potencia se va a conectar en su primario a 220 V y en su
secundario entregara 22 V. Si el primario tiene 1500 vueltas de alambre de cobre hallar:
a) El numero de vueltas del bobinado secundario.
b) La intensidad de corriente en el primario para la carga máxima (300 W)
c) La intensidad de corriente en el secundario para las condiciones de b.
a) Ns = Np .(Vs/Vp) = 1500. (22V/220V) = 1500 . 1/10 = 150 vueltas
b) P = Vp . Ip → Ip = P / Vp = 300W / 220V = 1,36 A
c) P = Vs . Is → Is = P / Vs = 300W / 22V = 13,6 A

12. Se tiene una bobina o inductor de 32 espiras, 13 vueltas por centímetro
y 25 mm de diámetro. Cuál será su inductancia?
-a = 25 mm / 2 = 1.25 centímetros
- b = 32 / 13 = 2.46
- n = 32
Entonces:
L = (0.393 x 1.252 x 322) / (9 x 1.25 + 10 x 2.46) = 17.54 uHenrios

13. Cuando dos bobinas de un transformador se encuentran dentro del alcance magnético una
de la otra, de tal modo que Las líneas de fuerza se enlazan con el devanado de la segunda,
se llama acoplamiento, y si todas las líneas de la una atraviesan a las vueltas del devanado
de la otra, tendremos un acoplamiento unitario. Pueden existir diversos porcentajes de
acoplamiento, debido a la posición mecánica de las bobinas.
La inductancia Mutua esta dado por:
La inductancia (mutua y autoinductacia) es una característica de los
circuitos que depende de la geometría de los mismos. Sean dos
circuitos arbitrarios descritos por las curva γ1 y γ2 por donde circulan
corrientes I1 y I2, respectivamente. De ahora en más el subíndice 1
representa magnitudes correspondientes circuito 1 y análogamente
para el circuito 2. En virtud de la Ley de Faraday se tiene:

14. En la Inductancia mutua L1 y L2 representan la autoinductancia o inductancia propia de
cada bobina, mientras que M representa la inductancia mutua, el cual es un
parámetro que relaciona el voltaje inducido en un circuito con la corriente variable en el
tiempo de otro circuito.
donde k se conoce como el coeficiente de acoplamiento y es una medida del grado en el
que el flujo producido por una bobina enlaza a la otra (0 £ k £ 1). Si las bobinas no están
acopladas, entonces k=0.

15. El voltaje que se induce en el secundario, es dependiente de la relación del número de vueltas
del primario y del secundario. Por ejemplo, si el primario tiene 1000 vueltas y el secundario
10,000, esto es una relación 1:10, o sea que el voltaje que se inducirá en el secundario será
10 veces mayor que el aplicado al primario. Si por el contrario, el numero de vueltas del
primario es de 10,000 y las del secundario de 1000, la relación es de 10:1, por lo mismo, el
voltaje inducido en el secundario será 10 veces menor que el aplicado al primario. Para que
suceda la inducción se necesita que el voltaje aplicado al primario sea alterno.
Cuando se enrolla un conductor y luego se devana en forma de bobina, se neutralizan los
campos magnéticos, lo mismo sucede con la inducción mutua, pero no es beneficioso el
algunos circuitos, ya que genera zumbidos y por ello se enrollan los alambres.

16. Dos bobinas mutuamente acopladas, A y B, tienen 300 y 900 espiras respectivamente. Una
corriente de 5 amperes en la bobina A produce un flujo magnético de 40.000 maxwells (líneas)
en la bobina A y 25.000 maxwells en la bobina B. Determinar a) la auto inductancia de la
bobina A, b) la inductancia mutua entre las bobinas A y B, y c) la fem inducida en la bobina B
cuando la corriente en la bobina A se interrumpe en 0,2 segundos.
SOLUCIÓN.
a) La inductancia de la bobina A está dada por:
b) Dado que, la inductancia mutua entre las bobinas está dada por:
c) la fem inducida en la bobina B es:

17. Es un método que permite esquematizar un circuito sin tener tomar
encuentra directamente el sentido de los arrollamientos de los
embobinados.
Si existen más de una bobina, se coloca un punto en algún terminal de
cada una, de manera tal que si entran corrientes en ambas terminales
con puntos (o salen), los flujos producidos por ambas corrientes se
sumarán. Al seguir esta convención, las bobinas acopladas presentadas
previamente pueden esquematizarse de la siguiente manera:

18. “se dibuja un punto en un extremo de cada bobina. Si las corrientes entran (o salen) en
ambos terminales con punto, entonces los flujos producidos por las corrientes se suman (M
es > 0).
En el método de convección de puntos se debe aplicar la Regla general que nos dice: si
ambas corrientes entran (o salen) de los puntos, el signo del voltaje mutuo será el mismo
que el del voltaje auto inducido. En otro caso, los signos serán opuestos.
Para este metodo se debe considerar la influencia
de la inductancia mutua sobre los voltajes de el
circuito se tiene, aplicando:

19. Si v(t)=14.14 cos(100 pi + 20°), encontrar V2(rms) e I2(rms):
Según los sentidos elegidos para las corrientes, I1 entra a un punto e I2 entra en el
otro, por lo tanto el signo del voltaje mutuo será el mismo al del voltaje
autoinducido:

20. Por Ahora…