Transformadores: Elevadores y Reductores
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Questions and Answers

¿Qué característica principal define a un transformador elevador en términos de sus devanados primario y secundario?

Un transformador elevador se define porque el número de espiras en el devanado secundario es mayor que en el primario.

Si un transformador elevador tiene el triple de vueltas en el secundario que en el primario, ¿cómo se relaciona la tensión en el secundario con la tensión en el primario?

La tensión en el secundario será el triple que la tensión en el primario.

¿Cuál es la principal aplicación de un transformador reductor en la distribución de energía eléctrica?

Reducir el voltaje de las líneas de transmisión a un nivel adecuado para el uso doméstico o industrial.

Describe la relación entre el número de espiras en los devanados primario y secundario en un transformador reductor.

<p>En un transformador reductor, el número de espiras en el devanado primario es mayor que el número de espiras en el devanado secundario.</p> Signup and view all the answers

Si un transformador reductor tiene 9 espiras en el primario por cada 1 espira en el secundario, ¿cómo afectará esto al voltaje en el secundario en comparación con el primario?

<p>El voltaje en el secundario será mucho menor que en el primario, reducido en una proporción de 9 a 1.</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se define la relación de transformación en un transformador reductor y qué valor tiene?

<p>La relación de transformación en un transformador reductor se define como N2/N1, y su valor es menor que 1.</p> Signup and view all the answers

Explica qué sucede con la corriente en un transformador reductor en comparación con el voltaje.

<p>En un transformador reductor, mientras que el voltaje disminuye, la corriente aumenta.</p> Signup and view all the answers

Cuando un transformador está en carga, es decir, con una resistencia conectada al devanado secundario, ¿qué ocurre con la corriente en este devanado?

<p>A través de la carga circula una corriente debido a la tensión inducida en el arrollamiento secundario.</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afecta la relación de espiras ($N_1/N_2$) a la tensión en el secundario de un transformador ideal? Explica brevemente por qué.

<p>Si $N_2 &gt; N_1$, la tensión en el secundario aumenta (transformador elevador), y si $N_2 &lt; N_1$, la tensión disminuye (transformador reductor). Esto ocurre porque la tensión es directamente proporcional al número de espiras en un transformador ideal.</p> Signup and view all the answers

Describe cómo la corriente en el primario de un transformador ideal se relaciona con la corriente en el secundario y con la relación de transformación.

<p>En un transformador ideal, la corriente es inversamente proporcional a la relación de transformación. Si la relación de transformación es $n = N_1/N_2$, entonces $I_1/I_2 = 1/n$.</p> Signup and view all the answers

En un transformador ideal, si la tensión del primario se duplica y se mantiene la misma relación de espiras, ¿qué ocurre con la tensión del secundario? Justifica tu respuesta.

<p>La tensión del secundario también se duplica. Dado que la tensión es directamente proporcional al número de espiras y a la tensión del primario, al duplicar la tensión del primario, la del secundario también se duplica manteniendo constante la relación de espiras.</p> Signup and view all the answers

Explica cómo un reactor de línea ayuda a proteger los equipos eléctricos de picos de corriente. ¿En qué parte del circuito se coloca típicamente este dispositivo?

<p>Un reactor de línea se opone a los cambios bruscos de corriente, atenuando los picos. Se coloca en serie con una fase del circuito, generalmente entre la fuente de poder y la carga.</p> Signup and view all the answers

Un transformador tiene 500 espiras en su bobina primaria y 100 espiras en su bobina secundaria. Si se aplica un voltaje de 220V a la bobina primaria, ¿cuál será el voltaje en la bobina secundaria, asumiendo un transformador ideal?

<p>El voltaje en la bobina secundaria será de 44V, calculado usando la relación $V_2 = V_1 * (N_2/N_1) = 220 * (100/500) = 44V$.</p> Signup and view all the answers

Si la corriente en el primario de un transformador ideal es de 5A y la relación de transformación ($N_1/N_2$) es de 0.25, ¿cuál es la corriente en el secundario?

<p>La corriente en el secundario es de 20A. Esto se calcula utilizando la relación inversa entre corrientes y la relación de transformación: $I_2 = I_1 / n = 5A / 0.25 = 20A$.</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante considerar la potencia nominal al diseñar un transformador? ¿Qué podría suceder si se excede esta potencia?

<p>Es importante para evitar el sobrecalentamiento y el fallo del transformador. Exceder la potencia nominal puede dañar el aislamiento, reducir la vida útil o causar una falla catastrófica.</p> Signup and view all the answers

Explica cómo la presencia de un núcleo ferromagnético en un transformador afecta su funcionamiento en comparación con un transformador sin núcleo.

<p>El núcleo ferromagnético aumenta la eficiencia del transformador al concentrar y dirigir el flujo magnético, lo que mejora el acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria. Sin un núcleo, el acoplamiento sería mucho menor y se requerirían corrientes más altas para la misma transferencia de potencia.</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afecta la calidad del núcleo al rendimiento de un transformador y por qué se utilizan láminas de material ferromagnético en su construcción?

<p>Un núcleo de alta calidad aumenta el rendimiento del transformador. Las láminas ferromagnéticas reducen las corrientes de Foucault mediante el barniz aislante, minimizando las pérdidas de energía por calor y maximizando la eficiencia.</p> Signup and view all the answers

Describe en tus propias palabras la relación entre el número de vueltas en los devanados primario y secundario de un transformador y los voltajes correspondientes. ¿Cómo se expresa esta relación matemáticamente?

<p>La relación del número de vueltas es directamente proporcional a la relación de voltaje. Si el primario tiene más vueltas que el secundario, el voltaje del primario será mayor al del secundario, y viceversa.</p> <p>Matemáticamente: $n = N_1/N_2 = V_1/V_2$</p> Signup and view all the answers

Explica por qué un transformador ideal tiene un rendimiento del 100% y qué factores en un transformador real causan que su rendimiento sea menor.

<p>Un transformador ideal no presenta pérdidas de energía, logrando un rendimiento del 100%. En un transformador real, las pérdidas se deben al efecto Joule en los devanados (resistencia no nula) y a la histéresis y corrientes de Foucault en el núcleo.</p> Signup and view all the answers

Si estás diseñando un transformador, ¿cómo determinarías el área del núcleo necesaria para una potencia dada? ¿Qué representa el coeficiente 'k' en la fórmula del área del núcleo?

<p>Para determinar el área del núcleo, usaría la fórmula: $A = k * \sqrt{P}$ donde P es la potencia en watts y k es el coeficiente del material del núcleo, que varía según la calidad del mismo (0.8 para núcleos finos, 1.2 para núcleos de inferior calidad).</p> Signup and view all the answers

En el contexto del diseño de un transformador, ¿cuál es la importancia de calcular el número de vueltas por voltio? Describe cómo usarías este cálculo para determinar el número total de vueltas en un devanado.

<p>El cálculo de vueltas por voltio es importante para dimensionar correctamente los devanados. Se calcula con la fórmula <code>A x 0.02112</code>. Una vez obtenido el valor, se multiplica por el voltaje deseado para obtener el número total de espiras para ese voltaje.</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre si el área del núcleo de un transformador es insuficiente para la potencia que debe manejar? ¿Qué problemas podría causar esto en el funcionamiento del transformador?

<p>Si el área del núcleo es insuficiente, el núcleo puede saturarse magnéticamente. Esto causa un aumento en la corriente de magnetización, sobrecalentamiento, distorsión de la forma de onda y una reducción en la eficiencia del transformador.</p> Signup and view all the answers

Explica cómo el uso de barniz aislante en las láminas del núcleo de un transformador ayuda a mejorar su rendimiento. ¿Qué problema se evita con este aislamiento?

<p>El barniz aislante evita la circulación de corrientes de Foucault entre las láminas del núcleo. Esto reduce las pérdidas de energía por calor, mejorando el rendimiento general del transformador.</p> Signup and view all the answers

Describe los pasos necesarios para diseñar un transformador simple que convierta 120 V a 24 V para alimentar un pequeño circuito electrónico. Incluye los cálculos clave que realizarías.

<ol> <li>Calcular el área del núcleo requerida según la potencia deseada.</li> <li>Calcular las espiras por volt para saber el número de vueltas.</li> <li>Dividir el área del núcleo por el factor de 0.02112.</li> <li>Multiplicar las espiras por volt por el voltaje primario (120V) y el secundario (24V) para obtener el número de vueltas en cada devanado.</li> </ol> Signup and view all the answers

¿Cómo afectaría el uso de un calibre de alambre incorrecto (ya sea demasiado delgado o demasiado grueso) en el primario de un transformador al rendimiento y la seguridad del mismo?

<p>Usar un alambre demasiado delgado puede causar sobrecalentamiento y riesgo de incendio, mientras que uno demasiado grueso aumenta el costo y el tamaño sin mejorar significativamente el rendimiento.</p> Signup and view all the answers

Si al calcular las vueltas necesarias para el primario de un transformador, se obtiene un número fraccionario, ¿cómo se debe ajustar este valor en la práctica y por qué?

<p>Se debe redondear al número entero más cercano. No es posible tener una fracción de vuelta en un bobinado real.</p> Signup and view all the answers

Explica cómo la frecuencia de la corriente alterna (CA) afecta el diseño de un transformador, específicamente en relación con el tamaño del núcleo.

<p>A menor frecuencia, se requiere un núcleo más grande para evitar la saturación magnética, ya que el núcleo debe ser capaz de soportar un ciclo magnético más largo.</p> Signup and view all the answers

Describe dos métodos que se pueden emplear para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo de un transformador.

<p>Utilizar láminas delgadas de acero al silicio apiladas y aisladas entre sí, y emplear materiales de alta resistividad para el núcleo.</p> Signup and view all the answers

¿Qué implicaciones tiene el uso de un núcleo de material diferente al especificado originalmente en el diseño de un transformador?

<p>Puede alterar la inductancia, la eficiencia, y la capacidad de manejo de potencia del transformador, posiblemente requiriendo ajustes en el número de vueltas o el calibre del alambre.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál debe ser el calibre del alambre primario y secundario para construir o bobinar un transformador de 200 Watt para un Voltaje primario de 220V y un secundario 24V?

<p>Calcular las corrientes: I_primario = 200W / 220V ≈ 0.91A, I_secundario = 200W / 24V ≈ 8.33A. Del AWG, el primario necesita calibre 20 o 21. El secundario necesita calibre 13 o 14.</p> Signup and view all the answers

Explique cómo se determina la relación de transformación en un transformador y cómo esta relación afecta los voltajes y corrientes en los devanados primario y secundario.

<p>La relación de transformación se determina por el número de vueltas en el primario divididas por las vueltas en el secundario (N_p / N_s). Esta relación define la relación entre los voltajes y es inversamente proporcional a la relación entre las corrientes.</p> Signup and view all the answers

Describe el proceso para calcular el número de vueltas necesarias en el primario y secundario de un transformador si conoces el voltaje de entrada y salida deseados, así como el área efectiva del núcleo.

<p>Primero, calcula la relación de vueltas por voltio (vueltas / voltio = A x 0.02112). Luego, multiplica esta relación por los voltajes primario y secundario para obtener el número de vueltas para cada devanado.</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante usar el calibre de alambre correcto al rebobinar el primario y secundario de un transformador?

<p>Usar el calibre correcto asegura que la corriente fluya de manera eficiente sin sobrecalentamiento, manteniendo la relación de transformación y la eficiencia del transformador.</p> Signup and view all the answers

Al rebobinar un transformador, ¿cómo influye el sentido de giro de las bobinas primaria y secundaria en su funcionamiento?

<p>El sentido de giro correcto es crucial para que las tensiones se induzcan en la polaridad adecuada. Un sentido incorrecto puede resultar en una tensión de salida incorrecta o en un cortocircuito.</p> Signup and view all the answers

Describe el proceso de armado del núcleo de un transformador y explica por qué es importante la correcta colocación y cantidad de las láminas.

<p>El núcleo se arma intercalando láminas de metal para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas. La correcta colocación y cantidad aseguran un flujo magnético eficiente y reducen el calentamiento del núcleo.</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es necesario aislar apropiadamente las terminales de conexión al alambre en un transformador y qué materiales son adecuados para este propósito?

<p>El aislamiento evita cortocircuitos y protege contra descargas eléctricas. El termocontraíble es ideal porque proporciona un aislamiento seguro y duradero.</p> Signup and view all the answers

Explica la importancia de verificar que las bobinas primaria y secundaria de un transformador no estén abiertas internamente después de ser rebobinadas.

<p>Una bobina abierta impide el flujo de corriente, lo que significa que el transformador no funcionará. La verificación asegura la continuidad del circuito eléctrico.</p> Signup and view all the answers

¿Qué implicaciones tiene que las bobinas primaria y secundaria de un transformador estén en cortocircuito entre ellas, y cómo se puede verificar esta condición?

<p>Un cortocircuito entre bobinas puede causar sobrecalentamiento, fallo del transformador o incluso un incendio. Se verifica midiendo la resistencia entre las bobinas con un multímetro; idealmente, la resistencia debe ser muy alta.</p> Signup and view all the answers

Describe la prueba para verificar que las bobinas primaria y secundaria de un transformador no estén a masa o en cortocircuito con el núcleo.

<p>Se mide la resistencia entre cada bobina y el núcleo del transformador. Una resistencia muy baja o cercana a cero indica un cortocircuito a masa, lo cual es peligroso.</p> Signup and view all the answers

Al conectar un transformador rebobinado a un tomacorriente de 120VAC, ¿qué indica la tensión de salida en el secundario cuando está en vacío sobre el estado del transformador?

<p>La tensión de salida en vacío debe estar dentro de los parámetros esperados según la relación de transformación del transformador. Una tensión muy alta o muy baja sugiere un problema en el bobinado o en el núcleo.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida en un transformador ideal y cómo se relaciona con el número de vueltas en los bobinados primario y secundario?

<p>En un transformador ideal, la relación entre el voltaje de entrada (primario) y el voltaje de salida (secundario) es directamente proporcional a la relación del número de vueltas en los respectivos bobinados. Matemáticamente, esto se expresa como $V_p/V_s = N_p/N_s$, donde $V_p$ y $V_s$ son los voltajes primario y secundario, y $N_p$ y $N_s$ son el número de vueltas en los bobinados primario y secundario, respectivamente.</p> Signup and view all the answers

Describe cómo el área del núcleo de un transformador influye en su capacidad para evitar la saturación magnética, y qué consecuencias tiene la saturación en el rendimiento del transformador.

<p>Un área de núcleo mayor reduce la densidad de flujo magnético para un mismo nivel de voltaje y frecuencia, disminuyendo así el riesgo de saturación. La saturación magnética incrementa la corriente de magnetización, produce distorsión en la forma de onda y eleva las pérdidas en el núcleo, disminuyendo la eficiencia.</p> Signup and view all the answers

Explica cómo determinarías el calibre (AWG) adecuado del alambre para los bobinados primario y secundario de un transformador, considerando la corriente que deben soportar y la densidad de corriente recomendada.

<p>Primero, se calcula la corriente que circulará por cada bobinado (primario y secundario) a partir de la potencia y el voltaje. Luego, se utiliza una densidad de corriente recomendada (por ejemplo, 3-5 A/mm²) para determinar el área de la sección transversal necesaria del alambre. Finalmente, se consulta una tabla AWG para encontrar el calibre que corresponda a esa área o a una inmediatamente superior.</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de pruebas realizarías para verificar el correcto aislamiento entre los bobinados primario y secundario de un transformador después de su construcción o rebobinado, y por qué es importante realizar estas pruebas?

<p>Realizaría una prueba de alta tensión (Hi-Pot) aplicando un voltaje significativamente mayor al de operación entre los bobinados primario y secundario, y entre cada bobinado y el núcleo, para verificar que no haya fallas de aislamiento. Es importante para garantizar la seguridad del usuario y prevenir cortocircuitos.</p> Signup and view all the answers

Describe el proceso para calcular el número de vueltas necesarias en el bobinado primario de un transformador, dado el voltaje de entrada, la frecuencia y el área del núcleo, considerando la relación de Faraday.

<p>Se utiliza la ley de Faraday: $V = 4.44 * f * N * B_{max}* A$, donde $V$ es el voltaje, $f$ es la frecuencia, $N$ es el número de vueltas, $B_{max}$ es la densidad de flujo magnético máxima y $A$ es el área del núcleo. Despejando $N$, se obtiene el número de vueltas necesarias ($N = V / (4.44 * f * B_{max} * A)$). Hay que seleccionar una $B_{max}$ segura (usualmente alrededor de 1 Tesla para núcleos de acero al silicio) para evitar la saturación.</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afectaría el uso de láminas de acero al silicio de menor calidad (mayor histéresis) en el núcleo de un transformador a sus pérdidas y eficiencia, y por qué?

<p>El uso de láminas de acero de menor calidad (mayor histéresis) aumentaría las pérdidas por histéresis en el núcleo, ya que se requeriría más energía para magnetizar y desmagnetizar el material en cada ciclo. Esto resultaría en una menor eficiencia del transformador, ya que una mayor proporción de la energía se disiparía en forma de calor.</p> Signup and view all the answers

Explica cómo la disposición física de los bobinados primario y secundario (por ejemplo, bobinados intercalados) puede influir en el acoplamiento magnético entre ellos y cómo esto afecta la inductancia de fuga y el rendimiento del transformador.

<p>Los bobinados intercalados aumentan el acoplamiento magnético al maximizar la cantidad de flujo que enlaza ambos bobinados. Esto reduce la inductancia de fuga, lo que a su vez mejora la regulación de voltaje del transformador y su capacidad para transferir potencia de manera eficiente. Un menor acoplamiento (bobinados separados) aumenta la inductancia de fuga y puede provocar caídas de tensión bajo carga.</p> Signup and view all the answers

Describe qué precauciones de seguridad se deben tomar al manipular y probar transformadores, especialmente aquellos que operan con altos voltajes.

<p>Se deben usar guantes y gafas de seguridad aislantes. Asegúrese de que el transformador esté desconectado de la fuente de alimentación antes de realizar cualquier manipulación física. Utilice equipos de prueba con aislamiento adecuado y siga los procedimientos de seguridad establecidos para trabajos con alta tensión. Nunca toque partes energizadas y trabaje en un área bien ventilada.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

¿Qué es un transformador elevador?

Aumenta el voltaje, el devanado secundario tiene más espiras que el primario (N₂ > N₁), resultando en V₂ > V₁.

¿Qué es un transformador reductor?

Disminuye el voltaje, con el devanado secundario teniendo menos espiras que el primario (N₂ < N₁).

¿Cómo afecta un transformador elevador a la corriente?

Un transformador elevador aumenta el voltaje pero disminuye la corriente.

¿Cómo afecta un transformador reductor a la corriente?

Un transformador reductor disminuye el voltaje pero aumenta la corriente.

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¿Cómo es la relación de transformación en un transformador reductor?

Es menor que 1 (N₂/N₁ < 1) en un transformador reductor.

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¿Cómo es la relación de transformación en un transformador elevador?

Es mayor que 1 (N₂/N₁ > 1) en un transformador elevador.

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¿Qué relación de espiras tiene un transformador reductor?

El número de espiras en el devanado primario (N₁) es mayor que en el secundario (N₂).

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¿Qué es un transformador en carga?

Es un transformador conectado a un circuito con una resistencia (carga) en el devanado secundario, permitiendo el flujo de corriente.

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Rendimiento de un transformador

Relación entre la potencia aplicada y la potencia entregada.

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Pérdidas en un transformador

Se pierde en los devanados como calor (efecto Joule) y en el núcleo (histéresis y corrientes de Foucault).

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Núcleo del transformador

Láminas de hierro con silicio aisladas con barniz.

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Barniz aislante en el núcleo

Evita la circulación de corrientes de Foucault en el núcleo.

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Fórmula de Potencia

P = V x I

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Relación de transformación

n = N1/N2 = V1/V2 (n es la relación de transformación)

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Área del núcleo

A = k * √(P), donde A es el área del núcleo, k es el coeficiente del material, P es la potencia.

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Espiras por voltio

Voltaje deseado / (A x 0.02112)

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¿Qué es un reactor de línea?

Componente eléctrico que se opone a cambios rápidos en la corriente en un circuito, usado para atenuar picos de corriente.

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¿Qué es la relación de transformación (n)?

Relación entre el número de espiras del primario y del secundario, igual a la relación de tensiones sin carga.

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Relación entre corrientes en un transformador

La relación entre las corrientes en un transformador es inversa a la relación de transformación.

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Potencia en transformador ideal

En un transformador ideal, la potencia de entrada es igual a la potencia de salida.

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¿Qué es un transformador?

Dispositivo que aumenta o disminuye el voltaje de CA mediante inducción electromagnética.

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¿Qué es transformador reductor?

Transformador donde el número de vueltas en el secundario (N2) es menor que en el primario (N1), disminuyendo el voltaje.

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¿Qué es la tensión del secundario?

Es la tensión en el lado de salida (secundario) de un transformador.

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Relación de Vueltas

Relación entre el área del núcleo del transformador (A) y una constante (0.02112).

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Número de Vueltas

Se calcula dividiendo el voltaje del devanado por la relación de vueltas.

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Corriente Máxima (I)

Se calcula dividiendo la potencia (P) entre el voltaje (V). I = P / V

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¿Qué es AWG (American Wire Gauge)?

Un sistema de numeración estandarizado usado para denotar el diámetro de alambres conductores no ferrosos y es crucial para seleccionar el calibre correcto del alambre en los devanados del transformador para soportar la corriente calculada.

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Corriente en el primario (200W, 115V)

Para 200W y 115V, la corriente es 1.73A.

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Corriente en el secundario (200W, 50V)

Para 200W y 50V, la corriente es 4A.

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Calibre del alambre primario (1.73A)

Aproximadamente AWG 19 o 20.

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Calibre del alambre secundario (4A)

Aproximadamente AWG 15 o 16.

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¿Qué es la potencia de un transformador?

Potencia aparente que un transformador puede manejar, medida en vatios (W).

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¿Qué es la tensión del primario?

Voltaje aplicado al devanado primario del transformador.

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¿Qué es el área del núcleo?

Área transversal del núcleo del transformador, influye en la capacidad de potencia.

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¿Qué es un diagrama de transformador?

Un diagrama muestra las conexiones y los componentes del transformador.

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¿Cuál es la diferencia entre bobinado primario y secundario?

El bobinado primario recibe la tensión de entrada, mientras que el secundario proporciona la tensión de salida.

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¿Qué es el sentido de giro del bobinado?

Sentido en el que se enrolla el alambre alrededor del núcleo, afectando la polaridad del voltaje de salida.

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¿Qué es el calibre del alambre (AWG)?

Calibre que indica el grosor del alambre, importante para la corriente que puede soportar.

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Rebobinado del primario

Reconstruir la bobina primaria del transformador, manteniendo el calibre, el sentido de giro y el número de vueltas originales.

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Rebobinado del secundario

Reconstruir la bobina secundaria del transformador, manteniendo las especificaciones originales.

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Reensamblaje del núcleo

Volver a ensamblar el núcleo del transformador, asegurando que las láminas estén en su posición original.

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Empalme de terminales

Conectar los terminales al alambre, soldarlos y aislarlos para evitar cortocircuitos.

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Verificación de continuidad

Verificar que no haya interrupciones en el circuito interno de las bobinas primaria y secundaria.

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Verificación de cortocircuito entre bobinas

Asegurarse de que no haya conexión directa entre las bobinas primaria y secundaria.

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Verificación de aislamiento a masa

Confirmar que no haya conexión entre las bobinas y el núcleo del transformador.

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Inspección visual de sobrecalentamiento

Buscar abultamientos o quemaduras en el exterior del transformador, lo cual indica sobrecalentamiento interno.

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Study Notes

  • Un transformador reduce la tensión a niveles inferiores, haciéndola adecuada para dispositivos como diodos y transistores.
  • Un transformador es un conjunto de chapas de hierro con dos arrollamientos a cada lado.
  • La bobina izquierda es el "Arrollamiento Primario" y la derecha el "Arrollamiento Secundario".
  • N₁ representa el número de espiras en el arrollamiento primario.
  • N₂ representa el número de espiras en el arrollamiento secundario.
  • Las rayas verticales entre los arrollamientos indican que el conductor está enrollado alrededor de un núcleo de hierro.

Principio de Funcionamiento

  • Una corriente variable en el devanado primario crea un flujo magnético variable en el núcleo y, por ende, en el devanado secundario.
  • Este flujo induce una fuerza electromotriz variable (f.e.m.) o voltaje en el devanado secundario.

Pérdidas en el Transformador

  • Pérdidas magnéticas en el hierro: ocurren al conectar la tensión, creando un campo magnético no aprovechado en la salida.
  • Pérdida magnética en el cobre: ocurre al crear un campo magnético en los conductores, generando calor y corrientes parásitas.
  • Pérdidas eléctricas en el cobre: ocurren al conectar la tensión y crear un flujo magnético y de corriente, generando calor (efecto Joule).

El Transformador en Vacío

  • Al conectar un transformador a una fuente de tensión sin carga, el primario es recorrido por una corriente alterna pequeña (5% de la nominal).
  • La intensidad del primario produce un flujo variable “Φ” común a ambos bobinados.

El Transformador con Carga

  • Al conectar un transformador a una fuente de tensión y una carga, surge inmediatamente corriente en el bobinado secundario (I₂).
  • La tensión (V₂) en el secundario no varía con la carga.

Relación de Transformación (K)

  • Es el cociente entre las espiras del primario (N₁) y secundario (N₂), que proporciona el funcionamiento y la tensión requerida en el secundario (V₂).
  • K se puede determinar con la razón de espiras (N₁/N₂) o de tensiones (V₁/V₂).
  • Otra forma es con las intensidades (corrientes) nominales: K = I₂/I₁.

Tipos de Transformadores

  • Transformador Elevador: aumenta el voltaje de la corriente eléctrica.
  • Se usa en plantas generadoras para elevar el voltaje para transmisión a largas distancias, reduciendo pérdidas de energía.
  • Su relación de transformación es mayor que 1 (N₂ > N₁).
  • También funciona como "Reductor de Corriente".
  • Transformador Reductor: disminuye el voltaje de la señal eléctrica.
  • Se usa en la distribución de energía eléctrica para reducir el voltaje para uso doméstico o industrial.
  • Su relación de transformación es menor que 1 (N₂ < N₁).
  • En un transformador ideal donde k = 1, la potencia de entrada es igual a la de salida (V₁I₁ = V₂I₂).

Reactor de Línea

  • Es un componente eléctrico con bobinas inductoras o transformadoras, cableado en serie con una fase del circuito.
  • Se opone a cambios rápidos en la corriente y atenúa picos.
  • Comúnmente diseñado para energía eléctrica trifásica, con 3 inductores aislados en serie.

Resumen de Conceptos

  • Relación de Transformación (n): relación entre el número de espiras del primario y del secundario.
  • Para la relación de corrientes: a mayor corriente, menos vueltas o espiras. A mayor tensión, más espiras o vueltas.
  • Rendimiento: indica cuánta potencia se aplica al transformador y cuánta entrega a la carga.
  • Las pérdidas se dan en los devanados debido al efecto Joule y en el núcleo por histéresis y corrientes de Foucault.
  • El núcleo está hecho de chapas de material ferromagnético con silicio y recubierto de barniz aislante.

Fórmulas para Cálculo

  • Área del núcleo (A): A = k * √(P), donde k es un coeficiente del material del núcleo (0.8 para núcleo fino, 1.2 para inferior calidad) y P es la potencia en vatios.
  • Relación de vueltas por voltio: A x 0.02112.
  • La corriente máxima se calcula con I = P / V.
  • Se utiliza una tabla de equivalencias en AWG (American Wire Gauge) para determinar el calibre del alambre.

Pruebas de Funcionamiento

  • Inspección visual: revisar sobrecalentamiento o protuberancias.
  • Hacer un esquema del cableado: obtener un esquema del circuito para determinar cómo está conectado.
  • Identificar entradas y salidas: el primer circuito conectado al primario genera el campo magnético. El segundo conectado al secundario recibe energía del campo magnético.
  • Prueba de resistencia eléctrica con multímetro: Un valor "Abierto" significa bobina cortada, el transformador no sirve. Con un multímetro se comprueba continuidad de las bobinas si estas dan un valor mayor a 1000 Ohms es como para desconfiar (Esto NO incluye transformadores para alta tensión > 2000VCA). Un valor de supongamos 5000 Ohms será característico de una bobina cortada con pérdidas por humedad o aislamientos quemados, muchos materiales aislantes cuando se queman se convierten en conductores (Malos pero conductores al fin) engañando la medición. En la prueba de resistencia eléctrica también se debe incluir la resistencia entre el cuerpo metálico y las bobinas. Si existe continuidad el transformador no sirve aunque esta sea muy baja (Continuidad muy baja = Resistencia muy Alta). Que una bobina de una resistencia muy baja (0,1 Ohms o menos) NO significa que este en cortocircuito.
  • Determinar el filtro de salida: Es común añadir capacitores y diodos al transformador secundario para dar forma a la energía AC desde la salida hasta la energía DC.
  • Prepararse para medir los voltajes del circuito: Remueve las cubiertas y paneles necesarios para ganar acceso al circuito. Adquiere un multímetro digital (DMM) para tomar las lecturas de voltaje.
  • Conecte la lámpara serie: . Si el transformador pasó la prueba de continuidad probaremos ahora el funcionamiento: La prueba anterior NO garantiza que nuestro transformador NO este en cortocircuito o que tenga una espira en cortocircuito, entonces lo trataremos con las precauciones necesarias como para evitar que salten los fusibles. El método es con una lámpara serie
  • Confirmar una entrada apropiada al transformador: Aplica energía al circuito. La medición es menor que un 80 por ciento del voltaje esperado, la falla puede ser tanto de transformador como del sistema de circuitos que alimenta al primario.
  • Medir la salida del secundario del transformador: Si has determinado que no hay filtración o deformación creada por el sistema de circuitos del secundario, usa el modo AC del DMM.

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Transformadores Eléctricos: Teoría y Práctica - PDF

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Explora las características y aplicaciones de los transformadores elevadores y reductores. Se analiza la relación entre el número de espiras en los devanados primario y secundario, así como el voltaje y la corriente. Se explica qué sucede con la corriente cuando un transformador está en carga.

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