TRANSFORMADORES
Ing. Carlos Quilla Paredes
•Duración: 30 horas
12 sesiones
•Sistema de evaluación K1: NF = 0.6L + 0.4EF
5 Prácticas de Laboratorio
•Bibliografía:
Maquinas Eléctricas, Stephen J. Chapman
Maquinas Eléctricas y Transformadores, I. Kosow
Objetivos del curso
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•Conocer el principio de operación de los transformadores
•Determinar los parámetros eléctricos de transformadores. •Determinar la polaridad de los bobinados de un
transformador.
MAGNETISMO Y
•
Entender los efectos de los Campos magnéticos.
•
Determinar la relación entre los campos magnéticos
y la corriente eléctrica.
•
Apreciar la importancia de la permeabilidad
magnética en los núcleos ferromagnéticos.
Objetivos
Definición: Maquina Eléctrica
• “Una maquina eléctrica es un dispositivo que puede convertir energía mecánica en energía eléctrica o energía eléctrica en energía mecánica. Cuando este dispositivo se utiliza para
convertir energía mecánica en energía eléctrica se denomina
Definición: Transformador
• Un transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de corriente alterna de cierto nivel de voltaje en energía eléctrica de
corriente alterna con otro nivel de voltaje. Puesto que los
transformadores operan con base en los mismos principios que los
• Permite el transporte de
energía eléctrica a grandes distancias
• Si aumenta la tensión, la
corriente disminuye:
– Menor sección del conductor.
– Menores pérdidas por efecto Joule.
• Un transformador es un dispositivo que cambia la energía eléctrica alterna de un nivel de voltaje a otro nivel de voltaje alterno mediante la acción de un campo magnético. Sin alterar la frecuencia
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Generación, transporte y distribución de energía eléctrica Generación 15-30 kV Transformador Elevador Transporte 220-138kV Distribución Transformador Consumo
220-380 V Consumo
Transformador Reductor
• El principio de funcionamiento del transformador se fundamenta en los fenómenos de inducción magnética entre dos circuitos eléctricamente aislados y magnéticamente acoplados.
Origen del Transformador
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Transformador elemental
Se utilizan en redes eléctricas para convertir un sistema de tensiones (mono - trifásico) en otro de igual
frecuencia y > o < tensión
La conversión se realiza práctica-mente sin pérdidas
PotenciaentradaPotenciasalida
Las intensidades son inversamente proporcionales a las tensiones en
cada lado
Transformador elevador: V2>V1, I2<I1 Transformador reductor: V2<V1, I2>I1
Los valores nominales que definen a un transformador son: Potencia aparente (S), Tensión (U), I (corriente) y frecuencia (f)
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CAMPO MAGNÉTICO
•
los campos
magnéticos son los
mecanismos
fundamentales por
medio de los cuales la
energía se convierte
de una forma en otra,
en motores,
Principios básicos
•
Un alambre cargado dé electricidad produce un
Principios básicos
•
Un campo magnético
variable en el tiempo
induce un voltaje en
una bobina de
alambre, si pasa a
través de dicha
bobina. (Esta es la
base del
Principios básicos
•
Un alambre cargado
Principios básicos
• Un alambre en movimiento, en presencia de un campo
Producción de un Campo Magnético
La ley básica que rige la producción de un campo
magnético por medio de una corriente es la ley de Ampere:
Por ejemplo en el núcleo de la figura, todo el campo magnético producido por la corriente
permanecerá esencialmente dentro del núcleo, de tal modo que el
La intensidad H del campo magnético es, en cierto sentido, una medida del “esfuerzo” que una corriente realiza para establecer un campo
magnético. La intensidad del flujo del campo magnético producido en el núcleo depende también del material de éste. La relación entre la
intensidad H del campo magnético y la densidad B del flujo magnético resultante producido dentro del material se da por
En donde:
H = intensidad del campo magnético (Ampere-vuelta/metro).
= permeabilidad magnética del material(henrys/metro).
B = densidad resultante del flujo magnético producido(weber/m2=Tesla).
Materiales ferromagnéticos
La permeabilidad de espacio libre, se llama o y su valor es
La permeabilidad de los materiales ferromagnéticos es muy alta, mas de 6 000 veces la permeabilidad del espacio libre. Aunque la permeabilidad es constante en el espacio libre, esto no es completamente cierto para el hierro y otros
La magnitud de la densidad del flujo se determina por
Ahora, el flujo total en un área dada se determina por
En donde dA, es la unidad diferencial de área. Si la densidad de flujo es constante en toda el área, entonces esta ecuación se reduce a
así el flujo total en el núcleo, debido a la corriente i en el embobinado es
Circuito eléctrico y circuito Magnético
La sección transversal del núcleo es de 10cm x 10cm y las
dimensiones de los lados es de 50cm c/u . Hay una bobina de 200 vueltas alrededor del lado izquierdo del núcleo. ¿Cuánto flujo producirá una corriente de alimentación de 1A?
Ejemplo
