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 Calcular y armar un transf...
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El transformador es un aparato que de una corriente alterna de determinad...
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La tensión inducida en el primario (t) y es: 
Dividimos ambas expresiones...
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Formaleta: La formaleta donde se enrollara el alambre de cobre para crear...
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a).Elección del núcleo: 
Podemos usar tanto el tipo de núcleo “ F ” como...
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P: es la potencia útil en Watts. 
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f) Determinación de las corrientes para cada bobinado: 
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D:es la densidad de corriente eléctrica. 
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Disponemos el carrete sobre un eje montado sobre un rodamiento cuyo eje ...
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del número de espiras total del secundario se dispone de un borne adicio...
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El núcleo está constituido por varias láminas compuestas por dos piezas ...
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Las pérdidas de potencia en el transformador se deben a dos tipos de pér...
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los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros ...
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 La invención del transformador, data del año de 1884 para ser aplicado...
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como hacer un Transformador

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es un trabajo de como y que materiales se utiliza ara hacer un transformador

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como hacer un Transformador

  1. 1. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 1
  2. 2. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 2 Alambre esmaltado de 0,35mm para el primario (150 gr). Alambre esmaltado de 1mm para el secundario (180 gr). Núcleo acorazado de laminación 112 (66 chapas). Carrete plástico. Aislante de Mylar (0,10mm). Espaguetis para alambres de 1mm. Tornillos, tuercas y arandelas para prensar. Cable 1,5mm, x3m. Ficha macho 10A, 220V. Grampa. Borneras. o Estaño para soldar.  Soporte de madera.  Cinta aisladora.  (Tanto el alambre como las chapas se adquieren por peso, y el Mylar en planchas de 64cm de ancho por el largo deseado.) Herramientas:  Pinza pelacables, alicate, destornilladores.  Trinchete.  Tijeras.  Regla.  Soldador de estaño.  Multímetro digital TOBAX M890G.  Multímetro digital MASTECH.  Cámara fotográfica digital Canon  Calculadora científica
  3. 3. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 3  Comprender el principio del transformador  Calcular y armar un transformador reductor de 220 Vca a 110 Vca y 100(W).  Observar cómo la relación de vueltas entre las dos bobinas determina la relación entre la tensión en cada una. CANTIDAD Precio Alambre de cobre 22kg n 26m s/.15 Alambre de cobre 20 kg n 21m s/.14 Carrete plástico s/.5 Núcleo acorazado de laminación 112 (66 chapas). s/.17 Aislante de Mylar (0,10mm). s/.4 Tornillos, tuercas y arandelas para prensar s/.3 Cable 1,5mm, x3m. s/.5 PRESUPUESTO TOTAL s/.63
  4. 4. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 4 El transformador es un aparato que de una corriente alterna de determinada tensión, Permite obtener otra corriente alterna de distinta tensión. En esencia consiste en un núcleo de hierro en el que por una parte se hace un arrollamiento con el alambre por el cual circula la corriente alterna cuya tensión se quiere transformar (primario), y por otra se hace otro arrollamiento, de donde se obtendrá la corriente alterna a la tensión deseada (secundario). El núcleo de hierro constituye un circuito magnético, por el cual las variaciones de flujo se realizan con facilidad. En los sistemas de transmisión de energía eléctrica desde la planta generadora hasta el Consumidor, se desea la corriente mínima práctica (por tanto la diferencia de potencial máxima práctica) de tal modo que la disipación i2R en la línea de transmisión sea la mínima posible, permitiendo así también reducir las secciones de los conductores y en consecuencia su costo. Esto se logra elevando la tensión mediante un transformador elevador. En muchos electrodomésticos los transformadores juegan un papel importante, reduciendo la tensión de la línea a valores manejables por sus componentes y aportando a la seguridad del usuario. Operando sobre la base de la ley de inducción de Faraday, el transformador no tiene un Equivalente en corriente continua. Principios fundamentales Se muestra dos bobinas devanadas alrededor de un núcleo de hierro. El devanado primario de Np vueltas, está conectado a un generador de corriente alterna cuya fem está dada por E=Em sent. El devanado secundario de Ns vueltas, es un circuito abierto en tanto esté abierto el interruptor S, lo cual se supone por el momento. Entonces no existe corriente en el
  5. 5. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 5 devanado secundario. Despreciamos también los elementos de disipación como la resistencia de ambos devanados. Según las condiciones anteriores el devanado es una inductancia pura. La corriente en el Primario (corriente magnetizaste, muy pequeña) imag(t), se atrasa respecto a la diferencia de potencial del primario p(t) en 90º. Sin embargo la pequeña corriente alterna en el primario induce un flujo magnético Alternado (t) en el núcleo del hierro, y suponemos que este flujo eslabona las vueltas de los devanados del secundario. Por la ley de inducción de Faraday sabemos que la variación de flujo Porque los flujos en cada uno son iguales. Invirtiendo los roles, de manera que el secundario pase a ser el primario, obtenemos que Produce en el secundario una tensión inducida s ) t ( : Donde El Término Es La fem por Vuelta, Y Es La Misma Para Ambos Devanados,
  6. 6. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 6 La tensión inducida en el primario (t) y es: Dividimos ambas expresiones buscando una relación entre ambas tensiones: Quedando la siguiente expresión llamada relación de transformación, donde Vs y Vp se Refieren a valores eficaces: Nota: Puesto que 1 y 2 oscilan ambos con la misma frecuencia que la fuente de c.a. la Ecuación da el cociente de las amplitudes o de los valores eficaces de las fems inducidas. Si Ns > Np nos referimos a un transformador elevador, si Np > Ns nos referimos a un Transformador reductor, el cual es el caso de este experimento. ALAMBRE DE COBRE Se denomina alambre a todo tipo de hilo delgado que se obtiene por estiramiento de los diferentes metales de acuerdo con la propiedad de ductilidad que poseen los mismos. Los principales metales para la producción de alambre son: hierro, cobre, latón, plata, aluminio, entre otros. Sin embargo, antiguamente se llamaba alambre al cobre y sus aleaciones de bronce y latón. p
  7. 7. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 7 Características y usos Hay muchos tipos y calidades de alambre de acuerdo con las aplicaciones que tengan. Asimismo el diámetro del alambre es muy variable y no hay un límite exacto cuando un hilo pasa a denominarse varilla o barra en vez de alambre. La principal característica del alambre es que permite enrollarse en rollos o bobinas de diferentes longitudes que facilitan su manipulación y transporte. El alambre de cobre se utiliza básicamente para fabricar cables eléctricos, así que el alambre más usado industrialmente es el que se hace de acero y de acero inoxidable. El alambre normal de acero suele tener un tratamiento superficial de galvanizado para protegerla de la oxidación y corrosión y también hay alambre endurecido con proceso de temple. Aplicaciones  Muelles y resortes;  Alambrados espinados de fincas y edificios;  Vallado en malla, rodeando fincas, edificios, etc.  Cables de aceros para sujetar elementos sometidos a tracción (ascensores, grúas, etc.).  Alambre recocido de fácil manipulación, para usos varios.  Alambre corrugado para fabricar materiales de construcción.  Alambre cromado o galvanizado para aplicaciones a la intemperie.  Alambre especial lubricado para formar bobinas de gran tamaño.  Alambre endurecido de alto contenido en carbono.  Alambre de acero inoxidable para aplicaciones especiales.
  8. 8. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 8 Formaleta: La formaleta donde se enrollara el alambre de cobre para crear los devanados primario y secundario lo más recomendable es que sea de polietileno ya que el mismo proporciona un buen aislamiento y su durabilidad a través del tiempo es mucho mayor, esto se hace necesario para un ambiente hostil y de uso constante. En caso de no encontrar una formaleta de polietileno o plástico también es válido fabricar una con cartón y luego recubrirlo con barniz dieléctrico el cual posee una alta resistencia, proporcionando propiedades muy similares a la de una formaleta comercial a un costo mucho menor. Papel Parafinado o Prespán: Entre el devanado primario y secundario es necesario recubrir el alambre con papel parafinado para crear aislamiento entre devanado y devanado para ello se puede utilizar papel Prespán el cual se encuentra en ferreterías o talleres de electrificación, en caso de no encontrar dicho material se recomienda utilizar papel de charcutería el cual posee por un lado un material plástico que permite cumplir con la misma función del papel Prespán a un costo mucho menor.
  9. 9. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 9 Cinta de enmascarar o tirro común: La cinta de enmascarar o tirro es de mucha importancia ya que el mismo permite ajustar el papel Prespán entre cada devanado ayudando también a aislar la superficie, basándonos en la experiencia la cinta recomendada es la de marca Celoven ya que proporciona una mejor adherencia y mayor durabilidad. Núcleo Son chapas de material ferro-magnético, hierro al que se añade una pequeña porción de silicio. Se recubre de barniz aislante que evita la circulación de corrientes parasitas. De su calidad depende que aumente el rendimiento del transformador hasta un valor cercano al 100%. Dichas chapas tienen forma de letra” E” y letra “I” las cuales se van intercalando para garantizar que no queden espacios vacíos en dicho núcleo. Tornillos de sujeción de chapas metálicas: Debido a la interacción electromagnética que ocurre en el núcleo del transformador por causa de la tensión que circula por el mismo, es necesario ajustar las chapas del núcleo por medio de tornillos y tuercas garantizando un ajuste perfecto y evitando ruidosas vibraciones.
  10. 10. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 10 a).Elección del núcleo: Podemos usar tanto el tipo de núcleo “ F ” como el tipo “ E e I ”. Ver figura: b). Potencia del Transformador: La potencia del transformador depende de la carga conectada a la misma. Esta potencia esta dada por el producto de la tensión secundaria y la corriente secundaria Es decir: Potencia útil = tensión secundaria x corriente secundaria c).Determinación de la sección del núcleo: La sección del núcleo del transformador está determinada por la potencia útil conectada a la carga. Esta sección se calcula mediante la siguiente fórmula: Sección = 1,1 x P Donde: S: es la sección del núcleo en cm².
  11. 11. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 11 P: es la potencia útil en Watts. Nota del Autor:Esta expresión empírica ha sido obtenida de la práctica. La sección del núcleo esta dada por el producto de los lados “A x B” ,ver figura: S=AxB Donde: A: es uno de los lados en cm. B: es el otro lado en cm. d). Determinación del Número de Espiras para cada bobinado: Para el determinación del número de espiras se utiliza la siguiente expresión: N=V/(f x S x B x 4,4 x 10–8 ) Para el bobinado primario tenemos : N1 = V1 / (f x S x B x 4,4 x 10–8 ) Ypara el bobinado secundario tenemos : N2 = V2 / (f x S x B x 4,4 x 10–8 ) Donde: N1 : es el número de espiras del bobinado primario. Donde: N2 : es el número de espiras del bobinado secundario. f: es la frecuencia de la red domiciliaria en Hertz (Hz).
  12. 12. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 12 V1 : es la tensión en el bobinado primario en Voltios (V). V2 : es la tensión en el bobinado secundario en Voltios (V). B:es la inducción magnética en el núcleo elegido en Gauss. Este valor puede variar entre 4.000 y 12.000 Gauss. S: es la sección del núcleo en cm². 10–8 : Es una constante para que todas las variables estén en el Sistema M.K.S. La inducción magnética en Gauss está dada por la siguiente expresión B=μxH Donde: B:es la inducción magnética en el núcleo elegido en Weber/m2. μ:es la permeabilidad del acero usado en el núcleo en Weber/A x m. H:es la intensidad del campo magnético en A/m (Amper/metro). Nota del Autor:Se sugiere utilizar en forma práctica un valor de inducción magnética de: B=10.000 Gauss e)Tipo de alambre para el bobinado: La sección de los alambres que se usarán dependen directamente de la intensidad de la corriente eléctrica que circula por ella (alambre). Los alambres usados pueden ser: aluminio ó cobre recocido.Se usa más el cobre que el aluminio por ser este mucho más dúctil, maleable y flexible. El cobre recocido posee sobre su superficie un barniz aislante.
  13. 13. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 13 f) Determinación de las corrientes para cada bobinado: Teniendo en cuenta la potencia del transformador y la tensión aplicada podemos hallar la corriente eléctrica. Potencia eléctrica = Tensión aplicada x Corriente eléctrica Despejando la corriente eléctrica de la expresión anterior tenemos que: Corriente = Potencia / Tensión Suponiendo que nuestro transformador posee únicamente dos bobinados. Para el bobinado primario tenemos: I1 =P/V1 Donde: I1 :es la corriente eléctrica del bobinado primario. P:es la potencia eléctrica del transformador. V1 :es la tensión aplicada en el bobinado primario. Ypara el bobinado secundario tenemos: I2 =P/V2 Donde: I2 :es la corriente eléctrica del bobinado secundario. P:es la potencia eléctrica del transformador. V2 :es la tensión aplicada en el bobinado secundario. Nota del Autor:para lo anterior consideramos un transformador ideal (no posee pérdidas) por lo que la potencia en el primario es idéntica en el secundario. g).Densidad de Corriente eléctrica: Definimos densidad de corriente eléctrica como la corriente eléctrica que atraviesa un conductor por unidad de superficie. D=I/S Donde:
  14. 14. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 14 D:es la densidad de corriente eléctrica. I:es la corriente eléctrica que circula por un conductor. S:es la sección transversal del conductor. h).Determinación de la sección transversal del conductor para cada bobinado: Despejando la sección de la expresión anterior tenemos que: S= I/ D Para la sección del bobinado primario tenemos que: S1 =I1 /D Ypara la sección del bobinado secundario tenemos que: S2 = I2 /D La densidad de corriente se obtiene de la siguiente tabla: Corriente (Amper) Densidad (A/mm2) 0.005 2.5 0.007-319 3 Observando la tabla anterior vemos que a medida que aumenta la corriente eléctrica aumenta también la densidad de corriente eléctrica. El valor de Densidad se obtiene haciendo el cociente entre la Capacidad máxima de corriente del alambre y la sección del mismo.
  15. 15. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 15
  16. 16. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 16 Disponemos el carrete sobre un eje montado sobre un rodamiento cuyo eje es sujeto por una morsa. Al eje se le añade una manivela de modo de felicitar el bobinado. En uno de los huecos que posee el carrete para tal efecto, se sujeta un extremo del alambre que será uno de los bornes del arrollamiento primario. Luego se comienza a bobinar disponiendo las espiras yuxtapuestas cuidando de no dejar espacio entre las mismas y arrollando en forma prolija. Una vez finalizada la primera capa se dispone sobre la misma una cinta aislante de Mylar, alternando a cada lado del carrete el extremo en donde se une la cinta de forma que el espesor del bobinado resultante sea uniforme a cada lado del carrete. Hecho esto sobre la misma se continúa bobinando. Se repite el procedimiento como tantas capas tenga el primario hasta lograr el número de espiras requeridas. Una vez alcanzado ese número se dispone fuera del carrete el extremo que representará el segundo borne del primario, y se cubre esa última capa nuevamente con una cinta aislante de Mylar. Siguiendo el mismo procedimiento planteado se realiza el bobinado del secundario, teniendo en cuenta que a mitad
  17. 17. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 17 del número de espiras total del secundario se dispone de un borne adicional y luego se continúa bobinando. Una vez finalizados los arrollamientos se aísla el conjunto con una nueva cinta de Mylar y se recubren los terminales con espaguetis. Dicho esto se completa el bobinado en sí del transformador y se procede ahora a montar sobre el carrete el núcleo laminado.
  18. 18. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 18 El núcleo está constituido por varias láminas compuestas por dos piezas de hierro al silicio, una en forma de E y otra en forma de I las cuales se van introduciendo de manera alternada en el carrete con el objetivo de lograr que el conjunto una vez prensado sea más estable. Una vez colocadas todas las chapas se prensa el conjunto con 4 tornillos. Ahora el transformador en sí está terminado, sólo resta montarlo sobre una base y agregarle terminales que facilitarán la conexión a la red y a la carga.
  19. 19. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 19 Transformador terminado:
  20. 20. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 20 Las pérdidas de potencia en el transformador se deben a dos tipos de pérdidas principales: 1) Pérdidas en el cobre Las pérdidas en el cobre son provocadas por el paso de la corriente por la resistencia propia de los conductores en el devanado. Debido a que para un conductor la resistencia está dada por: R= .(l/s), donde l es la longitud, s es la sección, y es la resistividad del material. En un transformador, l resulta ser grande al tener gran cantidad de espiras, y s generalmente es pequeño, por lo que R se ve incrementada. a) Determinación de pérdidas en el Cobre: En este caso es necesario otro ensayo de laboratorio llamado Ensayo de cortocircuito. Este se lleva a cabo mediante la medición de la potencia efectiva consumida por el transformador, intercalando un vatímetro en la alimentación al primario del mismo, mientras que el arrollamiento secundario se encuentra en cortocircuito. Para este ensayo, se alimenta al transformador con una tensión reducida en bornes del 1rio (tensión de cortocircuito en gral. denominada Uk, menor a la tensión nominal de alimentación) de modo que la corriente circulante por el secundario sea la corriente nominal bajo carga. Además se debe tener en cuenta la temperatura a la que están sometidos los devanados puesto que esta modifica (eleva) la resistencia eléctrica de los mismos. La potencia leída en el instrumento (vatímetro) corresponderá a la potencia perdida en el cobre, si consideramos que puesto que en cortocircuito la corriente es la nominal, y se alimenta al transformador con una tensión reducida, de modo que las pérdidas en el hierro son despreciables frente a las perdidas en el cobre, (las perdidas en el hierro dependen de la tensión al cuadrado). 2. Pérdidas en el hierro a. Pérdidas por histéresis La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. En electrotecnia se define la histéresis magnética como el retraso de la inducción respecto al campo que lo crea. Se produce histéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayoría de
  21. 21. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 21 los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo remanente que obligue a cierto retraso de la inducción respecto de la intensidad de campo. 3. Determinación de pérdidas en el Cobre: En este caso es necesario otro ensayo de laboratorio llamado Ensayo de cortocircuito. Este se lleva a cabo mediante la medición de la potencia efectiva consumida por el transformador, intercalando un vatímetro en la alimentación al primario del mismo, mientras que el arrollamiento secundario se encuentra en cortocircuito. Para este ensayo, se alimenta al transformador con una tensión reducida en bornes del 1rio (tensión de cortocircuito en gral. denominada Uk, menor a la tensión nominal de alimentación) de modo que la corriente circulante por el secundario sea la corriente nominal bajo carga. Además se debe tener en cuenta la temperatura a la que están sometidos los devanados puesto que esta modifica (eleva) la resistencia eléctrica de los mismos. La potencia leída en el instrumento (vatímetro) corresponderá a la potencia perdida en el cobre, si consideramos que puesto que en cortocircuito la corriente es la nominal, y se alimenta al transformador con una tensión reducida, de modo que las pérdidas en el hierro son despreciables frente a las perdidas en el cobre, (las perdidas en el hierro dependen de la tensión al cuadrado).  es un dispositivo eléctrico a base de dos bobinas que comparten electrones por medio de inductancia ósea que la bobina electrizada induce los electrones de la segunda bobina a que fulla la corriente.  El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.  Un transformador elevador recibe la potencia eléctrica a un valor de voltaje y la entrega a un valor más elevado, en tanto que un transformador reductor recibe la potencia a un valor alto de voltaje y la entrega a un valor bajo.
  22. 22. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 22  La invención del transformador, data del año de 1884 para ser aplicado en los sistemas de transmisión que en esa época eran de corriente directa y presentaban limitaciones técnicas y económicas. El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la energía eléctrica que usaba transformadores, se puso en operación en los Estados Unidos de América. En el año de 1886 en Great Barington, Mass., en ese mismo año, al protección eléctrica se transmitió a 2000 volts en corriente alterna a una distancia de 30 kilómetros, en una línea construida en Cerchi, Italia. A partir de estas pequeñas aplicaciones iniciales, la industria eléctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de desarrollo de los pueblos, formando parte importante en esta industria el transformador.   Los transformadores se ha podido resolver una gran cantidad de problemas eléctricos, en los cuales si no fueran por estos, sería imposible resolver Se conoció una ciencia fundamental en la construcción de transformadores, las cuales depende de la forma del núcleo el sistema de de enfriamiento, o bien en términos de su potencia y voltaje para apelaciones, como por ejemplo clasificar en transformadores de potencia a tipo distribución.  Se conoce que la razón de transformación del voltaje entre en bobinado primario y el secundario depende del número de vueltas que tenga cada uno  http://tecnologiaelectricaunet.blogspot.com/2013/01/materiales-para-la-construccion- del.html  http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador  https://www.youtube.com/watch?v=ORbd1e_I_7o  http://www.monografias.com/trabajos78/tipos-aplicaciones-conexiones- transformadores-trifasicos/tipos-aplicaciones  http://www.electronica2000.com/colaboraciones/rolandorivas/instrucciones.pdf  http://www.cpraviles.com/fpblog/ELE/ELECTROTECNIA_TRANSFORMADORES.pdf  https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/63041/mod_resource/content/1/Teorico/elec2_trafoMono.pdf  http://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/electrotecnica_y_maquinas_electricas/apuntes/7_transformador.pdf  http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/t7_transformadores.pdf
  23. 23. ELECTRONICA INDUSTRIAL WILDER SULLCA BOLIVAR 23

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