Pre-Informe El Transformador

7/25/2019 Pre-Informe El Transformador

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PRE-INFORME EL TRANSFORMADOR

HEBERTH ARMANDO PITRE LOPEZ

ABELARDO RUEDA MURILLO

Profesor licenciado en física

UNIERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FA!ULTAD DE IN"ENIER#A FISI!O-$U#MI!AS

ES!UELA DE IN"ENIER#A DE PETR%ELOS

BU!ARAMAN"A

&'()

TABLA DE !ONTENIDO



INTRODU!!I%N****************************************************************************************************************+

(* OB,ETIOS*****************************************************************************************************************)

(*(* OB,ETIOS "ENERALES.........................................................................5

(*&* OB,ETIOS ESPE!#FI!OS.......................................................................5

&* TEMAS DE !ONSULTA**********************************************************************************************

&*( LE. DE FARADA.- LENZ..........................................................................6

&*& ALORES PROMEDIO . EFI!A!ES..........................................................8

&*/ !LASES DE TRANSFORMADORES...........................................................9

&*+ POTEN!IA DISIPADA . FA!TOR DE POTEN!IA......................................13

&*) !AUSAS DE LAS P0RDIDAD DE POTEN!IA EN UN TRANSFORMADOR...14

/* FUNDAMENTO TE%RI!O*****************************************************************************************(1

+* RESUMEN PRO!EDIMIENTO**********************************************************************************(2

TABLA DE ILUSTRA!IONES

2



Figure 1. Ley de Faraday...........................................................................................6

Figure 2. Ley de Kenz................................................................................................7

Figure 3. Valor medio.................................................................................................8

Figure 4. Valor máximo..............................................................................................8

Figure 5. Transormadores de !a"a y al#a $o#en%ia...................................................&Figure 6. Transormadores #riási%os y monoási%os...............................................1'

Figure 7. Transormador in#erno..............................................................................11

Figure 8. (u#o#ransormador ....................................................................................12

Figure &. )rái%a del %i%lo de *is#+resis...................................................................14

Figure 1'. ,orrien#es $arási#as...............................................................................15

Figure 11. ,ir%ui#o el+%#ri%o.....................................................................................16

Figure 12. -l #ransormador .....................................................................................16

Figure 13. Fun%ionamien#o del #ransormador ........................................................17

INTRODU!!I%N

3



La inen%i/n del #ransormador0 da#a del ao de 1884 $ara ser a$li%ado en los

sis#emas de #ransmisi/n ue en esa +$o%a eran de %orrien#e dire%#a y $resen#a!an

limi#a%iones #+%ni%as y e%on/mi%as. -l #ransormador el+%#ri%o es un dis$osi#io

ue un%iona a$roe%*ando el des%u!rimien#o ue *i%ieron Faraday y enry en el

%ual o!seraron ue se $oda generar %orrien#e el+%#ri%a $or el moimien#o rela#iode un imán den#ro de una !o!ina0 a es#e en/meno se le dio el nom!re de

indu%%i/n ele%#romagn+#i%a. La magni#ud del ol#a"e ue se indu%e de$ende del

ri#mo al ue el alam!re %or#e las lneas del %am$o magn+#i%o la aria%i/n del lu"o

magn+#i%o.

La inalidad de es#e la!ora#orio es $or medio de la ines#iga%i/n y ex$erimen#a%i/n

den#ro y uera del aula se $ueda llegar a %ono%er el #ransormador0 sus $ar#es0 los

#i$os y su un%ionamien#o y dimensionar su im$or#an%ia ya ue en la a%#ualidad es

a%#or de desarrollo de los $ue!los0 ormando $ar#e signii%a#ia en la indus#ria.

4



(* OB,ETIOS

(*(*OB,ETIOS "ENERALES

e%ono%er si%amen#e las $ar#es de un #ransormador0 su un%i/n y la

manera %/mo in#era%#an es#as $ar#es $ara un !uen un%ionamien#o del

#ransormador.

(*&*OB,ETIOS ESPE!#FI!OS

-s#udiar la orma %omo #ra!a"an los #ransormadores.

9#ilizar las e%ua%iones %on el in de %al%ular en %uan#o %am!ian los

ol#a"es en el %ir%ui#o.

&* TEMAS DE !ONSULTA

5



&*( LE. DE FARADA.- LENZ

La ley de Faraday

-s una rela%i/n undamen#al !asada en las e%ua%iones de :ax;ell. <ire%omo un sumario a!reiado de las ormas en ue se $uede generar un

ol#a"e o em0 $or medio del %am!io del en#orno magn+#i%o. La em

indu%ida en una !o!ina es igual al nega#io de la #asa de %am!io del lu"o

magn+#i%o mul#i$li%ado $or el nmero de uel#as es$iras de la !o!ina.

=m$li%a la in#era%%i/n de la %arga %on el %am$o magn+#i%o.

Figure 1. Ley de Faraday

Fuen#e> Tomada de la $ágina ;e! ? *##$>@@*y$er$*ysi%s.$*yAas#r.gsu.edu@*!asees@ele%#ri%@arla;.*#mlB.

Ley de Kenz

,uando se genera una em $or %am!io en el lu"o magn+#i%o0 de a%uerdo

%on la ley de Faraday0 la $olaridad de la em indu%ida es #al ue $rodu%e

6

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/maxeq2.html#c3

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/farlaw.html#c1

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/maxeq2.html#c3

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/farlaw.html#c1



una %orrien#e %uyo %am$o magn+#i%o0 se o$one al %am!io ue lo $rodu"o.

-l %am$o magn+#i%o indu%ido en el in#erior de %ualuier !u%le de %a!le0

siem$re a%#a $ara man#ener %ons#an#e el lu"o magn+#i%o del !u%le. -n el

e"em$lo de a!a"o0 si el %am$o C aumen#a0 el %am$o indu%ido a%#a en

o$osi%i/n. <i es#á disminuyendo0 el %am$o magn+#i%o a%#a en la dire%%i/ndel %am$o a$li%ado0 $ara #ra#ar de man#enerlo %ons#an#e.

Figure 2. Ley de Kenz

Fuen#e> Tomada de la $ágina ;e! ? *##$>@@*y$er$*ysi%s.$*yAas#r.gsu.edu@*!asees@ele%#ri%@arla;.*#ml

B.

2.2 ALORES PROMEDIO . EFI!A!ES

<e llama 3alor 4edio de una #ensi/n o %orrien#e al#erna a la 4edia

ari5465ica de #odos los alores ins#an#áneos de #ensi/n o %orrien#e0

medidos en un %ier#o in#eralo de #iem$o.

-n una %orrien#e al#erna sinusoidal0 el alor medio duran#e un $erodo es

nulo> en ee%#o0 los alores $osi#ios se %om$ensan %on los nega#ios.

VmD '.

7



Figure 3. Valor medio

Fuen#e> Tomado de la $ágina ;e! ?*##$>@@;;;.ien#.org@le%%iones@%a$'8@%a$'8A'5.as$B

-n %am!io0 duran#e medio $eriodo0 el alor medio es

<iendo V' el alor máximo

Figure 4. Valor máximo

Fuen#e> Tomado de la $ágina ;e! ?*##$>@@;;;.ien#.org@le%%iones@%a$'8@%a$'8A'5.as$B

<e llama 3alor efica7 de una %orrien#e al#erna0 al alor ue #endra una

%orrien#e %on#inua 89e :rod9;era la 4is4a :o5encia ue di%*a %orrien#e

al#erna0 al a$li%arla so!re una misma resis#en%ia.

-s de%ir0 se %ono%e el alor máximo de una %orrien#e al#erna ='.

8



&*/ !LASES DE TRANSFORMADORES

Eos *a uedado %laro0 ue el #ransormador $uede am$lii%ar o redu%ir las

magni#udes el+%#ri%as en el #rans$or#e de energa0 ya ue esa es su

inalidad $rimordial0 $ero exis#en o#ras mu%*as a$li%a%iones de los#ransormadores0 $or lo ue $uede resul#ar in#eresan#e *a%er una

%lasii%a%i/n de los mismos y de alguno de ellos ex#endernos un $o%o más

dada su im$or#an%ia.

<egn su un%ionalidad>

Figure 5. Transformadores de baja y ala !oen"ia

Fuen#e. Tomado de la $ágina ;e! ? *##$>@@eA

du%a#ia.%a#edu.es@447''165@aula@ar%*ios@re$osi#orio@3'''@3'15@*#ml@15#i$osde#ranso

rmadores.*#mlB

• Ge Ho#en%ia> #ienen $or inalidad a%ili#ar el #rans$or#e de la energa

el+%#ri%a en al#a #ensi/n.

• Ge ,omuni%a%iones

• Ge :edida> $ermi#en redu%ir los alores eleados de #ensi/n o

in#ensidad a o#ros menores $ero $ro$or%ionales $ara as $oder

realizar medidas sin ne%esidad de ada$#ar los a$ara#os de medida.

<egn los sis#emas de #ensi/n>

9



Figure #. Transformadores rifási"os y monofási"os



rmadores.*#mlB

• :onoási%o> %on una ase de en#rada y o#ra de salida.

•Triási%o> ormado $or #res arrollamien#os $rimarios y #resse%undarios.

<egn la #ensi/n del se%undario>

• -leadores> -lean la #ensi/n a la salida.

• edu%#ores> La #ensi/n en el se%undario es menor de la del $rimario.

<egn el elemen#o rerigeran#e>

• Hor aire

• Hor a%ei#e

• Hor $yralenoI es una mez%la de *idro%ar!uros %lorados ue no

origina mez%las ex$losias %on %alor y oxgeno.

• )as

• (islan#e s/lido

<egn el em$lazamien#o>

10



Figure $. Transformador inerno



rmadores.*#mlB

• =n#erior

• -x#erior

<egn la rerigera%i/n>

• Ea#ural0 el #ransormador llea unas ale#as ue a%ili#an la disi$a%i/n

del %alor aso%iado a las $+rdidas.

• Forzada0 median#e en#iladores.

9n %aso es$e%ial de #ransormador es el a95o5ransfor4ador . -s#e

dis$osi#io %onsis#e en un ni%o deanado0 del ue se sa%a0 en un $un#o

in#ermedio0 la %onexi/n $ara ormar el se%undario. -s#o signii%a ue *ay

%onexi/n el+%#ri%a en#re am!os arrollamien#os y su$one ue $ar#e de la$o#en%ia #ransmi#ida en#re deanados se *a%e $or %ir%ula%i/n de %orrien#e y

no solo $or el %am$o magn+#i%o. -s#e #i$o de #ransormador es menos

%os#oso ue los %onen%ionales0 ya ue se a*orra un deanado. -l

$ro!lema ue $resen#a es ue al *a!er %on#a%#o el+%#ri%o en#re

arrollamien#os0 en %aso de *a!er una aera $uede su$oner un al#o riesgo

en %aso de mani$ula%i/n0 $or eso es#án $ro*i!idos en algunas

a$li%a%iones.

11



Figure %. &uoransformador

Fuen#e. Tomado de la $ágina ;e! ?

*##$>@@$a#ri%io%on%*a.u!!.%l@#ransormadores@gral#i$osya$li%a%ioes.*#mB

,um$len una gran un%i/n %omo $o#en%i/me#ros0 so!re #odo %uando las

%orrien#es son %onsidera!les0 $ues #ienen menos $+rdidas ue es#os y$orue la #ensi/n del se%undario se e menos ae%#ada $or la aria%i/n de

la %arga. <i la #oma %omn se *a%e

&*+ POTEN!IA DISIPADA . FA!TOR DE POTEN!IA

Todo lo rela%ionado %on !o!inas $resen#a un ee%#o indu%#io0 el %ual #iende

a o$onerse al $aso de una %orrien#e al#erna. ,uando la %arga o %onsumo

de un %ir%ui#o $or el ue %ir%ula %orrien#e al#erna son resis#en%ias $uras0 $or

ee%#o del ma#erial %ondu%#or0 se o!#iene una rela%i/n a$roximada de la

potencia consumida o potencia que se disipa0 la /rmula es la siguien#e>J D V x =. Huede de%irse ue lo ue se o!#iene %on es#a /rmula es la

Ho#en%ia eal ue es disi$ada0 un a#me#ro nos dara es#a le%#ura.

El factor de potencia ideal es auel ue su rela%i/n se en%uen#ra en ( o

sea0 a$aren#e D a ee%#ia I si ueremos sa!er la $o#en%ia ee%#ia0

#enemos ue diidir la $o#en%ia a$aren#ela ue nos indi%a en a#me#ro

$or el a%#or de $o#en%iaes#e nos lo indi%a el %osenome#ro.

-xis#en m+#odos $ara me"orar el a%#or de $o#en%ia0 el %ual $uede #ener

$ro!lemas $or dos en/menos o$ues#os> a#raso en la %orrien#e $or las%argas indu%#ias muy al#as0 !ien0 %orrien#e adelan#ada generada $or

%ir%ui#os %on %ara%#ers#i%as %a$a%i#ias arios %a$a%i#ores o mo#ores

sin%r/ni%os.

<i el a%#or de $o#en%ia se de!e a una #enden%ia indu%#ia0 ue es lo ue

regularmen#e o%urre la mayora de las e%es0 se %olo%a en $aralelo %on las

12



lneas de alimen#a%i/n un %a$a%i#or de al#a %a$a%idad. !iamen#e0 es#e

!an%o de %a$a%i#ores se %olo%a den#ro de la á!ri%a y exis#en em$resas

ue los $roeen y %olo%an.

&*) !AUSAS DE LA P0RDIDA DE POTEN!IA EN UN TRANSFORMADOR

Hara analizar las $+rdidas de $o#en%ia en un #ransormador es muy

%onenien#e analizar al %ir%ui#o magn+#i%o y el %ir%ui#o el+%#ri%o $or

se$arado0 $ues#o ue %ada uno de ellos $resen#a $+rdidas $or

%ir%uns#an%ia #o#almen#e dieren#es.

-l %ir%ui#o magn+#i%o es#á rela%ionado %on el n%leo del #ransormador y %on el

lu"o indu%ido $or el %ir%ui#o el+%#ri%o ue analizaremos des$u+s.

Las $+rdidas $rodu%idas en un #ransormador $or el %ir%ui#o magn+#i%o son

%ons#an#es0 es de%ir es#as no %am!ian $or la %arga0 $or la %orrien#e en el!o!inado0 $or las ol#a"es o $or el nmero de es$iras0 $ues#o ue el lu"o

magn+#i%o es %ons#an#e y de$ende ni%amen#e del ma#erial ue o!iamen#e ya

es#á %ons#ruido y no surirá ninguna modii%a%i/n duran#e su un%ionamien#o.

Las $+rdidas $rodu%idas en el %ir%ui#o magn+#i%o del #ransormador son las

siguien#es>

• Flu"os dis$ersos

• ,i%lo de *is#+resis

•

,orrien#es $arasi#as

Fl9;os dis:ersos

,omo ya sa!emos en el n%leo del #ransormador se $rodu%e un lu"o

magn+#i%o de!ido a la indu%%i/n magn+#i%a $rodu%ida0 di%*o lu"o %ir%ula $or

el n%leo0 y en su #raye%#o en un #ransormador real es#e se dis$ersa en

$eueas %an#idades de$endiendo de la orma del n%leo0 $rodu%iendo una$+rdida de $o#en%ia0 $ues#o ue el lu"o indu%ido no llega #o#almen#e al

segundo deanado si no ue una $ar#e de es#e se $ierde en el #raye%#o.

-s#as $+rdidas generalmen#e se $rodu%en en los !ordes del n%leo

magn+#i%o.

13

http://www.monografias.com/trabajos6/elme/elme.shtml#induccion

http://www.monografias.com/trabajos6/elme/elme.shtml#induccion



!iclo de <is56resis

Figure '. (rá)"a del "i"lo de *is+resis

Fuen#e> Tomada de la $ágina ;e! ?*##$>@@;;;.ele%#rose%#or.%om@;$A

%on#en#@#$@des%argas@$erdidaa.$dB

Ge!ido a ue el n%leo del #ransormador es#á $er#ene%e a los ma#erial

erromagn+#i%os se $resen#an la $+rdida de $o#en%ia $rodu%ida $or el %i%lo

de *is#+resis.

-l %i%lo de *is#+resis se $uede ex$li%ar en#endiendo ue el n%leo del

#ransormador se en%uen#ra u!i%ado den#ro del %am$o magn+#i%o generado

$or el mismo y0 en %onse%uen%ia0 se iman#a. Hero0 o%urre ue la %orrien#e

a$li%ada al #ransormador es al#ernada y0 $or #an#o0 inier#e %ons#an#emen#e

su $olaridad0 ariando %on la misma re%uen%ia el sen#ido del %am$omagn+#i%o0 en#on%es las mol+%ulas del ma#erial ue orman el n%leo de!en

iner#ir en igual orma su sen#ido de orien#a%i/n0 lo %ual reuiere energa0

ue es #omada de la uen#e ue suminis#ra la alimen#a%i/nI lo %ual

re$resen#a0 una $+rdida de $o#en%ia.

!orrien5es :ar=si5as

,uando en un #ransormador se indu%e un %am$o magn+#i%o0 $or la ley de

Faraday a$are%e en el ma#erial #am!i+n una em indu%ida la %ual da lugar a

unas %orrien#es $arasi#as ue %ir%ularan $or el ma#erial.

Hara en#ender me"or lo ex$li%ado miremos el siguien#e grái%o.

14

http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca

http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/

http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca

http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/

http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml



Figure 1,. -orrienes !arásias



-l n%leo an#erior es %om$le#amen#e ma%izo0 donde *ay un de#erminadolu"o aria!le0 originándose en di%*o n%leo %orrien#es %ir%ulares ue se

o$ondrán en #odo ins#an#e a la %ausa ue las origina0 %omo el n%leo es

ma%izo la resis#en%ia ue ore%erá a di%*as %orrien#es %ir%ulares será !a"a0

lo %ual $roo%ará el in%remen#o de #ales %orrien#es.

Ge!ido al in%remen#o de #ales %orrien#es la uerza magne#izan#e se

de!ili#ará y en %onse%uen%ia0 $roo%ará un in%remen#o en la %orrien#e ue

%ir%ula $or el $rimario0 la %ual la o!#endrá de la de la uen#e ue suminis#ra

la alimen#a%i/n0 lo %ual re$resen#a una $+rdida de $o#en%ia.

!irc9i5o el6c5rico

-l %ir%ui#o el+%#ri%o es#á rela%ionado %on el !o!inado del #ransormador0 %on la

%arga0 %on las %orrien#es y los ol#a"es0 y es $or es#o mismo ue es#as $+rdidas no

son %ons#an#es sino ue aran segn las %ir%uns#an%ias.

Las $+rdidas en el #rasormador $rodu%idas $or el %ir%ui#o el+%#ri%o se de!en al

!o!inado del n%leo el %ual examinaremos a %on#inua%i/n>

15

http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml



Figure 11. -ir"uio el+"ri"o



-n el #ransormador an#erior $odemos o!serar ue las %orrien#e i# $asan$or las !o!inas %on sus res$e%#ias es$iras0 y es exa%#amen#e a* en las

!o!inas donde se $rodu%e una $+rdida de $o#en%ia

/* FUNDAMENTO TE%RI!O

<e denomina 5ransfor4ador a un dis$osi#io el+%#ri%o ue $ermi#e aumen#ar o

disminuir la #ensi/n en un %ir%ui#o el+%#ri%o de %orrien#e al#erna0 man#eniendo la

$o#en%ia. La $o#en%ia ue ingresa al eui$o0 en el %aso de un #ransormador ideal

es#o es0 sin $+rdidas0 es igual a la ue se o!#iene a la salida. Las máuinas

reales $resen#an un $eueo $or%en#a"e de $+rdidas0 de$endiendo de su diseo y

#amao0 en#re o#ros a%#ores.

Figure 12. l ransformador



16



-l #ransormador es un dis$osi#io ue %onier#e la energa el+%#ri%a al#erna de un

%ier#o niel de #ensi/n0 en energa al#erna de o#ro niel de #ensi/n0 !asándose en el

en/meno de la indu%%i/n ele%#romagn+#i%a. -s#á %ons#i#uido $or dos !o!inas de

ma#erial %ondu%#or0 deanadas so!re un n%leo %errado de ma#erial

erromagn+#i%o0 $ero aisladas en#re s el+%#ri%amen#e. La ni%a %onexi/n en#re las!o!inas la %ons#i#uye el lu"o magn+#i%o %omn ue se es#a!le%e en el n%leo. -l

n%leo0 generalmen#e0 es a!ri%ado !ien sea de *ierro o de láminas a$iladas de

a%ero el+%#ri%o0 alea%i/n a$ro$iada $ara o$#imizar el lu"o magn+#i%o. Las !o!inas

o deanados se denominan primarios y se%undarios segn %orres$ondan a la

en#rada o salida del sis#ema en %ues#i/n0 res$e%#iamen#e.

-s#e elemen#o el+%#ri%o se !asa en el en/meno de la indu%%i/n ele%#romagn+#i%a0

ya ue si a$li%amos una uerza ele%#romo#riz al#erna en el deanado $rimario0

de!ido a la aria%i/n de la in#ensidad y sen#ido de la %orrien#e al#erna0 se $rodu%e

la indu%%i/n de un lu"o magn+#i%o aria!le en el n%leo de *ierro.

Figure 13. Fun"ionamieno del ransformador



-s#e lu"o originará $or indu%%i/n ele%#romagn+#i%a0 la a$ari%i/n de una uerza

ele%#romo#riz en el deanado se%undario. La #ensi/n en el deanado se%undario

de$enderá dire%#amen#e del nmero de es$iras ue #engan los deanados y de la

#ensi/n del deanado $rimario

17



(*REALI!E EL MONTA,E USANDO UNABOBINA DE ++' DE ESPIRAS . OTRA

DEL DOBLE DE ESPIRAS

CONECTE UN VOLTIMETRO A LOS TERMINALES DE CADA BOBINA.UANNO CONECTE LA CARGA.

V(7=- VH G- 1' -E 1' VKLT=K< 3(<T(115 -E ,(G( ,(<K 7-)=<T7- LK<

V(LK7-<..

T(C9L- LK< G(TK<.

>*? ,KE -L :KET(M- (ET-7=K7 :(ET-E=-EGK VH0 L( CKC=E(

H7=:(7=( G- 44' -<H=7(<G-T-7:=E-*

VKLT(M- -E LK< CK7E-< G- L( CKC=E(G-L <-,9EG(7=K <=E ,(7)(.

REPITA CON LA BOBINA 220,110, Y55 ESPIRAS.

CCARACTERISTICAS DEL TRANS!ORMADOR CON CARGA EN EL

SECUNDARIO.

COLO"UE LA BOBINA DE 220 ESPIRASCOMO BOBINA DEL SECUNDARIO Y

REALICE EL MONTA#E.

LAS LAMPARAS DE 60 VATIOS SERANUSADASEN SERIE Y ENPARALELOCOMO CARGAALTERNATIVAMENTE.

• LLENE EL CUADRO DE DATOS..

+* RESUMEN PRO!EDIMIENTO

18

Pre-Informe El Transformador

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