LAB. ELECTRICIDAD 2015-2

ELECTRICIDAD

Laboratorio N° 11

“ELECTROMAGNETISMO”

INFORME

Integrantes del grupo:

Gonzales Villalobos, Abraham Yanfre

Montano Soto, Edson Iván

Profesor:

Gago Arenas, Cesar

Sección:

C11-1-F

Fecha de realización: 31 de octubre

Fecha de entrega: 5 de noviembre

2015 – 2

LAB. ELECTRICIDAD 2015-2

I. INTRODUCCIÓN

Este fenómeno magnético se dice que fue descubierto por los griegos, ellos por primera vez lo observaron en magnesia en Asia del sur, por eso lo llamaron "Magnetismo" ellos notaban que algunas de las piedras atraían hierro se les llamaron emanes naturales. Se dice que es producido por imanes tanto artificiales como naturales, donde un imán tiene dos polos el norte y el sur. Cuando se quiere pasar un hierro por un imán este tiene la capacidad de atraer más objetos hacia él. Se creía que el magnetismo solo existía en los imanes, Hans Christian Oersted en el año de 1820 descubrió que un hilo conductor circulaba una corriente que ejercía una perturbación magnética en su entorno (ciencia del Electromagnetismo).

En el siglo XXI, el electromagnetismo está presente casi en todos los aparatos eléctricos que usamos diariamente, los cuales usan las bobinas (magnetismo) y la corriente (electricidad) para su funcionamiento.

Una de las aplicaciones del electromagnetismo está en los transformadores.

Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

En el laboratorio # 11 de electricidad observaremos cómo funcionan los transformadores y que corriente nos dará cada tensión. También detectaremos la presencia de un campo magnético en un transformador.

En este informe presentaremos los resultados obtenidos en el laboratorio y también las conclusiones por la experiencia realizada.

II. OBJETIVOS

Verificar en un electroimán la relación entre la fuerza magnética, la tensión y la

corriente.

Detectar la presencia de un campo magnético en un transformador.

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III. MARCO TEORICO

Rama de la física que estudia las relaciones entre la electricidad y el magnetismo, es decir, el campo magnético creado por la corriente eléctrica y el efecto de un campo magnético sobre una corriente eléctrica.

Dentro de esta rama se hallan, por el hecho de basarse en las leyes del electromagnetismo, la electrodinámica y la inducción electromagnética, que tratan, respectivamente, de las acciones ponderomotrí-ces entre las corrientes eléctricas y de las fuerzas electromotrices inducidas en un circuito por la variación del flujo electromagnético. Las leyes del electromagnetismo son la base del funcionamiento de los electroimanes de los motores eléctricos, las dinamos y los alternadores.

Cuando eso ocurre, las cargas eléctricas o electrones que se encuentran en movimiento en esos momentos, originan la aparición de un campo magnético tal a su alrededor, que puede desviar la aguja de una brújula.

E1E2

= N 1N 2

=a

donde

E1 = es la tensión generada en la bobina primaria.E2 =es la tensión generada en la bobina secundaria.N1 = es el número de espiras de la bobina primaria.N2 = es el número de espiras de la bobina secundaria.A = es la relación transformar las espiras de la bobina primeria y secundaria.

E1E2

= N 1N 2

=a I 112

=N 2N 1

=1a

I 2=E2Z

E1E2

= N 1N 2

N 1. I 1=N 2. I 2

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IV. PROCEDIMIENTOA.) ELECTROMAGNETISMO: TRANSFORMADOREn este laboratorio # 11 comenzamos verificando la continuidad de cada devanado del transformador, usamos un voltímetro para medir la resistencia de cada uno de los devanados y estos fueron nuestros resultados:

ESQUEMA DE TERMINALES DEL TRANSFORMADOR.

TERMINALES RESISTENCIA (Ω)

EXISTE CONTINUIDAD SÍ O NO

1 a 2 0,4 Ω SÍ3 a 4 113.5 Ω SÍ3 a 7 55.4 Ω SÍ7 a 8 42.5 Ω SÍ8 a 4 16.1 Ω SÍ5 a 6 34.7 Ω SÍ5 a 9 16.5 Ω SÍ9 a 6 18.5 Ω SÍ1 a 3 O.L NO7 a9 O.L NO

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B.) TERMINALES DEL TRANSFORMADOR EN EL MÓDULO DE LABORATORIO.Comprobamos la relación de transformación en un transformador. Medimos las tensiones del secundario, sin carga, cuando le aplicamos 120VAC al devanado primario. Midimos la tensión de salida con el voltímetro V2 y estos fueron nuestros resultados:

Esquema de medición para medir las tensiones de salida.

C.) Por ultimo determinamos el efecto de saturación del núcleo del transformador.Hicimos las conexiones del circuito según la guía de laboratorio de electricidad, medimos y anotamos la corriente de excitación (I) y la tensión de salida (V2) para cada tensión de entrada y estos fueron nuestros resultados:

A

2

1

V2

4

3

0 - 120V

V1

DEVANADOS RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN

a = V 1

V 2PRIMARIO (V1)SECUNDARIO

(V2)

1 a 2 = 120 V 3 a 4 = 206.9 V 0.58

1 a 2 = 120 V5 a 6 = 119.7 V

1.00

1 a 2 = 120 V3 a 7 = 103.4 V

1.16

1 a 2 = 120 V7 a 8 = 75.48 V

1.59

1 a 2 = 120 V 8 a 4 = 27.78 V

4.32

1 a 2 = 120 V5 a 9 = 59.7 V

2.01

1 a 2 = 120 V9 a 6 = 59.89 V

2.00

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TENSIÓN PRIMARIA (V1)

TENSÓN SECUNDARIA (V2)

CORRIENTE DE EXCITACIÓN (mA)

30 52.07 V 2.43 mA60 103.4 V 3.60 mA

90 155.8 V 4.67 mA120 207.0 V 5.58 mA150 258.1 V 6.43 mA180 309.8 V 7.25 mA210 362.7 V 8.11 mA

CUESTIONARIO:1.- Los devanados 1 a 2 y 5 a 6 tienen 500 vueltas de alambre. El devanado 3 a 4

tiene 865 vueltas. Calcular las siguientes relaciones:a .

−¿ devanados1a2devanado5a6

=500500

=1¿

b .−¿ devanado 1a2devanado3a 4

=500865

=0,5780 ¿

2.- ¿Cuántas espiras tendrá la secundaria de un transformador, si su relación de transformación es de 1:5 y el primario tiene 30 vueltas?

n=N1

N 2

→15=30N 2

→N2=150

3.- ¿Cuánto indicará un amperímetro si se conectara en el secundario del

transformador de la pregunta anterior, sabiendo que el amperímetro del lado

primario indica 3 mA?

TENSION PRIMARIA

(V)

CORRIENTE DE EXITACION

(mA)

30 V 2.43 mA

60 V 3.60 mA

90 V 4.67 mA

120 V 5.58 mA

150 V 6.43 mA

180 V 7.25 mA

210 V 8.11 mA

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n=I 2

I 1

→15=

I23mA

→ I 2=0,6mA

V. CONCLUSION

ELECTROMAGNETISMO

Concluimos que, Cuanto menos contacto tiene el arroyamiento con el núcleo magnético mayor es la intensidad de corriente que pasa por él.

La corriente de magnetización en el transformador no es sinusoidal. Los componentes de las frecuencias más altas en la corriente de magnetización se deben a la saturación magnética en el núcleo del transformador.Esto quiere decir que la corriente de magnetización en un transformador proviene desde un polo negativo hasta un polo positivo lo que demora un ciclo completo lo que origina que el transformador se cargue electro magnéticamente , una vez que el transformador haya alcanzado el punto de saturación del núcleo se produce un incremento brusco de la corriente .

El principio de regulación es manejar el transformador, al haber incrementos en el voltaje, el de salida sube más porque el núcleo no está saturado, lo que hace suponer que la relación de tensión varia pero solo varía el valor de la tensión de salida ya que el de entrada este es fijo.Al no estar el núcleo saturado, no hay vibración, no hay calentamiento excesivo del transformador, están diseñados para soportar las temperaturas a que están expuestos.

En la prueba de continuidad cuando medimos con el ohmímetro si marca OL, puede significar que una espira se fundió o está en malas condiciones.

Concluimos que en la medida de continuidad, por medio de la resistencia hallada, podemos determinar que entradas tienen más o menos espiras, concluyendo así que la resistencia en cada bobina, determinaría el voltaje que libera.

Concluimos que la única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve la corriente se disminuya en la misma proporción y viceversa.