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Questions and Answers
¿Cuál es la función principal de un transformador eléctrico?
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¿Qué elemento es fundamental en la construcción de un transformador eléctrico?
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¿Cómo están conectadas las bobinas en un transformador práctico?
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¿Qué término se utiliza para describir la relación entre el número de vueltas en un transformador?
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¿Cuál es uno de los principales tipos de transformadores eléctricos?
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¿Qué fenómeno físico permite el funcionamiento de un transformador eléctrico?
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¿Qué aspecto afecta la eficiencia de un transformador eléctrico?
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¿Qué se entiende por 'fuerza contra electromotriz inducida' en un transformador?
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¿Cómo se llama el devanado que se conecta a la carga en un transformador?
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¿Cuál es la construcción de un transformador tipo núcleo?
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¿Qué ocurre cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor?
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¿Qué establece la ley de Lorentz sobre la corriente inducida?
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¿Cuál es el papel de los transformadores en sistemas automatizados?
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¿Por qué es importante que los ingenieros en mecatrónica comprendan los transformadores?
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¿Qué es la f.c.e.m. en el contexto de un conductor con corriente?
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¿Qué principio físico es esencial para comprender el funcionamiento de un transformador?
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¿Qué ocurre con el flujo magnético cuando se cierra un circuito?
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¿Qué componentes constituyen un transformador?
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En un transformador tipo acorazado, ¿dónde están enrolladas las bobinas?
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¿Qué ventaja proporciona el conocimiento sobre transformadores a los ingenieros durante el mantenimiento?
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¿Qué tipo de tensión se genera en un conductor por el campo magnético que lo rodea?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la gestión de energía y los transformadores es correcta?
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¿Qué función cumplen los devanados en un transformador?
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¿Qué tipo de licencia está asociada con las fotos mencionadas en el contenido?
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¿Cuál de las siguientes características define a un transformador ideal?
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En un transformador ideal, ¿qué sucede con la permeabilidad magnética del núcleo?
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¿Qué implica que en un transformador ideal no hay pérdidas de Joule en los enrollados?
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¿Cómo se relaciona el voltaje inducido Ep con el voltaje en terminales Vp en un transformador ideal?
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¿Cuál es la consecuencia de que la fuerza magnetomotriz (fmm) a lo largo del circuito magnético sea cero en un transformador ideal?
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¿Qué tipo de pérdidas se encuentran en transformadores prácticos, a diferencia de los ideales?
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¿Qué implica la afirmación de que en un transformador ideal no hay flujos de fuga?
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¿Cuál es el comportamiento del voltaje en un transformador ideal bajo condiciones de carga nula?
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¿Qué ocurre con el modelo del transformador ideal al incluir pérdidas?
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¿Cuál es uno de los métodos para determinar experimentalmente los componentes del modelo del transformador?
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En la prueba de circuito abierto, ¿qué ocurre con el devanado secundario del transformador?
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Para calcular los valores de RN y XM, ¿qué se recomienda estimar primero?
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En la prueba de circuito abierto, ¿qué elementos en serie no causan una caída significativa de voltaje?
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¿Qué información se puede determinar al realizar una prueba de circuito abierto?
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En el contexto del transformador, ¿qué simboliza la rama de magnetización?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre el esquema de Chapman?
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¿Cómo se calcula la admitancia total de excitación en un transformador?
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¿Cuál es la característica del factor de potencia en un transformador real?
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¿Qué relación existe entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida en un transformador trifásico?
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¿Cuál de los siguientes elementos se suman para obtener la admitancia de excitación total?
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¿Qué método se puede utilizar para lograr un transformador trifásico?
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¿Cómo varía el ángulo de admitancia en un circuito afectado por el factor de potencia?
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¿En qué casos se tiene en cuenta la polaridad al realizar conexiones entre transformadores?
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Cómo se puede calcular el ángulo de admitancia a partir del voltaje y corriente en circuito abierto?
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Study Notes
Tema 3: El transformador eléctrico
- El transformador es un dispositivo que cambia la potencia eléctrica alterna con un nivel de voltaje a potencia eléctrica alterna con otro nivel de voltaje mediante la acción de un campo magnético.
- Está constituido por dos o más bobinas de alambre conductor enrolladas alrededor de un núcleo ferromagnético común.
- Las bobinas no están conectadas directamente. La única conexión entre ellas es el flujo magnético dentro del núcleo.
Objetivos
- Comprender el funcionamiento básico de un transformador.
- Analizar las aplicaciones prácticas de la fuerza contra electromotriz inducida.
- Identificar las características principales del transformador práctico.
- Clasificar los tipos de transformadores eléctricos según su principio de funcionamiento.
Contenido
- Fundamento operativo: Fuerza contra electromotriz inducida, número de vueltas en un transformador, relación de transformación, diagrama vectorial asociados a transformadores eléctricos.
- El transformador práctico: Impedancia interna y regulación de voltaje, perdidas y eficiencia.
- Métodos para prueba: Tipos de transformadores y sus aplicaciones, construcción de transformadores.
- El transformador ideal: Diagramas vectoriales asociados a los transformadores eléctricos.
Introducción
- Los transformadores consisten en dos o más bobinas de alambre conductor enrolladas alrededor de un núcleo ferromagnético común, creando un flujo magnético entre ellas.
Transformadores
- Ilustraciones de diferentes tipos de transformadores
¿Por qué son importantes?
- Importantes para la transmisión y distribución.
¿Por qué deben importarme como ingeniero en mecatrónica?
- Automatización y control: Aseguran el correcto funcionamiento de equipos como robots y sistemas de control.
- Diseño de sistemas: Componentes eléctricos y electrónicos.
- Mantenimiento y solución de problemas: Diagnóstico y solución de problemas complejos eléctricos.
- Innovación y desarrollo: Innovación en productos y sistemas que requieran gestión eficiente de energía.
Objetivos de la sesión 1
- Comprender el principio de funcionamiento de un transformador, la ley de Faraday y el concepto de fuerza contraelectromotriz.
Fundamento operativo
- Proceso básico de inducción
Construcción
- Compuesto por bobinas de alambre conductor enrolladas sobre un núcleo de material ferromagnético.
Los devanados
- Uno se conecta a la fuente de energía eléctrica alterna (primario/entrada): éste conecta a la carga (secundario/salida). Si hay un tercer devanado, es llamado terciario.
Los transformadores de potencia
- Construidos de una pieza rectangular de acero laminado con los devanados enrollados.
- Dos tipos de transformadores: núcleo y acorazado.
Principio de inducción
- El voltaje inducido produce circulación de corriente en el circuito
- La corriente produce un campo magnético
- El flujo magnético variable induce voltaje en una espira
- El campo magnético produce flujo magnético
Fuerza contra electromotriz inducida
- Describe la oposición inducida por el flujo de corriente en un circuito mediante la ley de Lenz.
¿Se quema?
- Se usa alambre AWG 14 conectado a los orificios del tomacorriente para realizar una prueba.
- Especificaciones de alambre AWG, incluyendo calibre, área nominal de la sección transversal, construcción del número de alambres, espesor nominal de aislamiento, masa total, diámetro nominal del conductor, capacidad y resistencia eléctrica.
¿Y ahora?
- Preguntas sobre la prueba realizada
- Razón por la que el cable no se quema.
Fuerza contraelectromotriz
- Campo magnético alrededor de un conductor.
- Tensión inducida en el conductor.
- Oposición a la tensión aplicada.
Ley de Lenz
- Sentido de la corriente inducida en un circuito, crea oposición al cambio en el flujo magnético.
- Fuerza contraelectromotriz como manifestación de inductancia creando oposición al cambio de corriente eléctrica.
Ley de Lenz
El transformador ideal
- Modelo ideal que no tiene perdidas ni pérdidas de flujo magnético, se usa para simplificar el funcionamiento de los transformadores reales.
- Condiciones que se cumplen en un transformador ideal.
Consideraciones iniciales
- Un transformador ideal no tiene perdidas, y el flujo magnético es máximo.
- Transformadores reales se aproximan al ideal pero tienen perdidas
Consideraciones iniciales
- Condiciones que se cumplen en un transformador ideal:
- Permeabilidad del núcleo alta, y reluctancia despreciable.
- No hay flujos de fuga, el flujo es enlazado completamente por ambos enrollados.
- No hay perdidas de potencia en el núcleo.
- No hay perdidas por los enrollados.
El Transformador Ideal y a
- Relación entre voltajes e intensidad (tensión y corriente) con el número de vueltas en ambos devanados.
El transformador práctico
- Diferencia con el transformador ideal. Perdidas de potencia debido a la resistencia de los devanados y perdidas en el núcleo.
Pérdidas en el transformador
- Perdidas de potencia en el núcleo por histéresis y corrientes parasitas
- Perdidas resistivas en los devanados primario y secundario
Modelo del transformador real con perdidas (modelo de Chapman)
Simplificación del modelo
- Simplificar el modelo, las impedancias se refieren a un solo lado.
Determinación de los componentes del modelo de transformador
Prueba de circuito abierto
- Se deja abierto el circuito secundario y conecta el primario a una línea de voltaje.
- Determinación del factor de potencia de la corriente de entrada.
Rama de magnetización
-
Manera fácil de calcular los valores de RN y XM es el estimar primero la admitancia de la rama de excitación.
-
La conductancia del resistor de las perdidas en el núcleo esta dada por GN = 1/RN mientras que la susceptancia del inductor está dada por BM= 1/XM
Prueba de corto circuito
- Se realiza un cortocircuito en terminales de bajo voltaje, el lado alto voltaje se conecta a una fuente de voltaje variable.
- Se ajusta la corriente a su valor nominal.
- Se mide voltaje, corriente y potencia de entrada.
Regulación de voltaje y eficiencia
- Asignación de la lectura de páginas
El transformador trifásico
Propiedades de los transformadores trifásicos
- Conexiones delta-delta, delta-Y, Y-Y, Y-delta.
- Ventajas y desventajas de cada conexión. Usos en sistemas de potencia.
Pros y contras
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Description
Este cuestionario aborda los principios fundamentales del transformador eléctrico, incluyendo su funcionamiento y aplicaciones. Explora la fuerza contra electromotriz inducida y clasifica diversas características y tipos de transformadores prácticos. Ideal para estudiantes que desean profundizar en la electricidad.
