1.8 Transformadores

1.8 TRANSFORMADORES
CONTROL DE MOTORES I
ALUMNO: JAIME RAMIREZ VILLARREAL
PROFESOR: CESAR RAMIREZ LOPEZ
Contenido
¿QUE ES UN TRANSFORMADOR? ........................................................................................................ 2
¿CÓMO FUNCIONA UN TRANSFORMADOR? ...................................................................................... 2
TIPOS DE TRANSFORMADORES ........................................................................................................... 3
Monofásicos .................................................................................................................................... 3
Trifásicos.......................................................................................................................................... 3
Autotransformador ......................................................................................................................... 3
Transformador de impedancia ........................................................................................................ 3
De potencia ..................................................................................................................................... 4
Comunicaciones .............................................................................................................................. 4
De medida ....................................................................................................................................... 4
Elevador/Reductor de voltaje ......................................................................................................... 4
De aislamiento................................................................................................................................. 4
De alimentación .............................................................................................................................. 5
Con diodo divido ............................................................................................................................. 5
De frecuencia variable..................................................................................................................... 5
De pulsos ......................................................................................................................................... 5
Flyback............................................................................................................................................. 5
Híbrido ............................................................................................................................................. 6
Balun................................................................................................................................................ 6
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE UN TRANSFORMADOR ............................................................... 6
PARTES DE UN TRANSFORMADOR ...................................................................................................... 7
Devanado primario: ........................................................................................................................ 7
Núcleo: ............................................................................................................................................ 7
Devanado secundario:..................................................................................................................... 7
APLICACIONES DE UN TRANSFORMADOR EN LA INDUSTRIA. ............................................................ 8
FUENTES .............................................................................................................................................. 8
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¿QUE ES UN TRANSFORMADOR?
Un transformador es una máquina eléctrica que, basándose en los principios de inducción
electromagnética, transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin cambiar la frecuencia.
La transferencia se lleva a cabo con el cambio de voltaje y corriente. Un transformador
aumenta o disminuye la corriente alterna cuando es necesario. (no existen transformadores
de corriente directa),
Estas máquinas ayudan a mejorar la seguridad y eficiencia de los sistemas de energía
durante su distribución y regulación a través de largas distancias. Está compuesto de dos
embobinados independientes (devanados) en un núcleo de aire o material
electromagnético.
¿CÓMO FUNCIONA UN TRANSFORMADOR?
El principio básico de funcionamiento es que al poner una corriente alterna en el devanado
primario se crea un flujo magnético en el núcleo del transformador, y, por lo tanto, también
se crea en el devanado secundario. En consecuencia, se produce un voltaje variable en el
devanado secundario, puede ser mayor o menor dependiendo del tipo de transformador.
Los transformadores se basan en la inducción electromagnética. Al aplicar una fuerza
electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético
en el núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario.
Con su movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario.
Según la Ley de Lenz, la corriente debe ser alterna para que se produzca esta variación de
flujo. El transformador no puede utilizarse con corriente continua. a relación de
transformación del transformador la definimos con la siguiente ecuación:
Np / Ns = Vp / Vs = Is / Ip = rt
Donde (Np) es el número de vueltas del devanado del primario, (Ns) el número de vueltas
del secundario, (Vp) la tensión aplicada en el primario, (Vs) la obtenida en el secundario,
(Is) la intensidad que llega al primario, (Ip) la generada por el secundario y (rt) la relación
de transformación.
Como se observa en este ejemplo, si queremos ampliar la tensión en el secundario tenemos
que poner más vueltas en el secundario (Ns), pasa lo contrario si queremos reducir la
tensión del secundario.
Esta tensión de entrada (Vp) únicamente recorre un determinado número de espiras (Np),
mientras que la tensión de salida (Vs) tiene que recorrer la totalidad de las espiras (Ns).
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TIPOS DE TRANSFORMADORES
Existen diferentes tipos de transformadores y diversas formas de clasificar a los
transformadores. Tanto como por su funcionalidad (de potencia, comunicaciones, de
media), por sus aplicaciones (reductor de voltaje, de aislamiento, de impedancia), entre
otros diferentes tipos de clasificaciones.
Monofásicos
Autotransformador
Los transformadores monofásicos son
empleados
frecuentemente
para
suministrar energía eléctrica para
alumbrado residencial, tomacorrientes,
acondicionamiento de aire, y calefacción.
El
autotransformador
puede
ser
considerado simultáneamente como un
caso particular del transformador o del
bobinado con núcleo de hierro. Tiene un
solo bobinado arrollado sobre el núcleo,
pero dispone de cuatro bornes, dos para
cada circuito, y por ello presenta puntos
en común con el transformador. El
principio de funcionamiento es el mismo
que el del transformador común.
Trifásicos
Es el de más extensa aplicación en
los sistemas de transporte y distribución
de energía
eléctrica. Este
tipo
de
transformadores se construyen para
potencias
nominales
también elevadas. Se puede decir que
está constituido por tres transformadores
monofásicos montados en un núcleo
magnético común.
Transformador de impedancia
Este tipo de transformador se emplea
para adaptar antenas y líneas de
transmisión (tarjetas de red, teléfonos,
etc.) y
era imprescindible
en
los
amplificadores de válvulas para adaptar la
alta impedancia de los tubos a la baja de
los altavoces. Los transformadores de
impedancia se construyen generalmente
a partir de un núcleo de ferrita o hierro
pulverizado que puede encontrarse en
forma de anillo, toroide o barra casi
siempre cilíndrica.
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De potencia
De medida
Son los que se utilizan en las
subestaciones y transformación de
energía en alta y media tensión.
Son Dispositivos
de
grandes
tamaños, los transformadores
de
potencia deben ser muy eficientes y
deben disipar la menor cantidad posible
de energía en forma de calor durante
el proceso de transformación.
Las
tasas
de
eficacia
se
encuentran normalmente por encima del
99% y se obtienen utilizando aleaciones
especiales de acero para acoplar los
campos magnéticos inducidos entre las
bobinas primaria y secundaria.
Los transformadores de medida permiten
aislar los dispositivos de medición y
protección de la alta tensión. Trabajan con
corrientes o tensiones proporcionales las
cuales son objeto de monitoreo, y
consiguen evitar perturbaciones que los
campos magnéticos pueden producir
sobre los instrumentos de medición.
Elevador/Reductor de voltaje
Los Transformadores Reductores y
Elevadores permiten a los operadores
aumentar o disminuir la tensión eléctrica
(VCA) para coincidir con los requisitos de
carga.
Comunicaciones
De aislamiento
Previstos para trabajar con tensiones
y frecuencias
variables.
Se
emplean, fundamentalmente,
en
aplicaciones electrónicas.
Los transformadores de aislamiento
tienen una relación de 1:1 entre sus
devanados primario y secundario. Lo que
significa que ambos devanados tienen las
mismas espiras (vueltas), por lo cual su
salida entrega el mismo voltaje que se
aplicó
a
la
entrada. Se
utiliza principalmente como medida de
protección.
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De alimentación
De frecuencia variable
Pueden tener una o varias bobinas
secundarias y proporcionan las tensiones
necesarias para el funcionamiento del
equipo. A veces incorpora un fusible
térmico que corta su circuito primario
cuando el transformador alcanza una
temperatura excesiva, evitando que éste
se queme. Es utilizado principalmente
para alimentar circuitos electrónicos.
Son pequeños transformadores de núcleo
de hierro que funcionan en la banda
de audiofrecuencias. Se utilizan a
menudo
como dispositivos
de
acoplamiento en circuitos electrónicos
para comunicaciones, medidas y control.
De pulsos
Un transformador de pulso es un
transformador mejorado que produce
pulsos eléctricos de gran velocidad y
amplitud constante. Suelen utilizarse en la
transmisión de información digital y en
transistores (especialmente con circuitos
conductores de compuerta).
Con diodo divido
Es un tipo de transformador de línea
que incorpora diodos
rectificadores
para proporcionar la tensión continua de
MAT directamente al tubo. Se llama diodo
dividido porque está formado por varios
diodos más
pequeños repartidos por el bobinado
y conectados en serie, de modo que cada
diodo sólo tiene que soportar una tensión
inversa relativamente baja. La salida del
transformador va directamente al ánodo
del tubo, sin diodo ni triplicador.
Flyback
Es un caso particular de transformador
de pulsos. Se emplea en los televisores
con tubo de rayos catódicos para generar
la alta tensión y la corriente para las
bobinas de deflexión horizontal. Además
suele proporcionar otras tensiones para el
tubo (foco,filamento,etc .). Tiene
la
característica
de
mantener
diferentes niveles de potencia de salida
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debido a sus diferentes arreglos entre sus
bobinados.
Balun
Es muy utilizado como balun para
transformar líneas equilibradas en no
equilibradas y viceversa. La línea se
equilibra conectando a la toma intermedia
del secundario del transformador.
Híbrido
Es un transformador de aplicación en los
teléfonos, tarjetas de red, etc. Este
transformador se encarga de dividir las
señales de entrada y las de salida.
Convierte la comunicación bidireccional
sobre dos hilos en dos conexiones
unidireccionales a dos hilos, que entonces
se le conoce como comunicación a 4
hilos.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE UN TRANSFORMADOR
Todos los transformadores comparten varias características sin importar su tipo:
• La frecuencia de energía de entrada y salida es la misma.
• Todos se rigen por las leyes de la inducción electromagnética.
• Las bobinas primarias y secundarias no cuentan con conexión eléctrica (excepto por
los transformadores automáticos). La transferencia de energía se lleva a cabo por
el flujo magnético.
• Las partes móviles no son requeridas para transferir energía, por lo que no existe
fricción o pérdidas en el devanado como en otros dispositivos eléctricos.
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PARTES DE UN TRANSFORMADOR
Los tres componentes más importantes de un transformador son el núcleo magnético,
el devanado principal y el secundario.
Devanado primario:
El devanado primario (o bobina primaria) está conectado a la fuente de energía y transporta
la corriente alterna desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto
voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.
Núcleo:
Es en donde se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético alterno, por
lo regular están construidos por una serie de láminas aisladas eléctricamente. para
minimizar corrientes parásitas.
Devanado secundario:
El devanado secundario (o bobina secundaria) es el que suministra energía a la carga y es
donde se genera la fuerza electromotriz (voltaje) por el cambio de magnetismo en el núcleo
al cual rodea. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación
del transformador.
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APLICACIONES DE UN TRANSFORMADOR EN LA INDUSTRIA.
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•
•
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•
•
Disminuir o aumentar el nivel de voltaje en un circuito de corriente alterna.
Subir o bajar el valor de un inductor o capacitor en un circuito de corriente alterna.
Prevenir el paso de corriente continua de un circuito a otro.
Aislar dos circuitos eléctricos.
Intensificar el nivel de voltaje en el sitio de la generación de energía antes de que
ocurra la transmisión y distribución.
Las aplicaciones comerciales de un transformador eléctrico incluyen estaciones de
bombeo, vías de ferrocarril, establecimientos industriales y comerciales, molinos, y
unidades de generación de energía.
FUENTES
https://www.ingmecafenix.com/electricidad-industrial/tipos-de-transformadores/
https://www.tecsaqro.com.mx/blog/que-es-un-transformador-electrico/
https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-corrientes-alternas-con-untransformador-electrico
https://www.ingmecafenix.com/electronica/transformador-electrico/
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