ESCUELA DE EDUCACIÓN TÉCNICA Nº 3 “DFS” ELECTROMECÁNICA

Mar del Plata

4er Año área Electricidad

Maquinas Eléctricas y Automatismos.

Módulo 2 (Transformadores)

Hoja Nº 1

Transformadores El funcionamiento de un transformador se basa en el principio de inducción electromagnética, que en líneas generales se puede definir como: «Cuando a una bobina o solenoide que es atravesada por un núcleo de hierro se le conecta un generador de corriente alterna, se genera un flujo magnético a lo largo de la barra de hierro. Si sobre dicha barra se encuentra otra bobina o solenoide secundario en los extremos de sus cables se generará una fuerza electromotriz (FEM) o lo que es igual, una tensión».

Por tanto, se puede afirmar que un transformador es un aparato de corriente alterna en el cual, por medio de una corriente alterna en su entrada se genera una FEM en su salida. Como se puede observar, no existe contacto eléctrico entre el solenoide primario y el secundario.

Cuanto más cerca se coloquen las bobinas una de la otra, mejor alcanzará el flujo magnético del primario el secundario y menos energía derrochará.

. El mejor sistema es unir las bobinas por medio de un núcleo de hierro para obtener el máximo aprovechamiento del flujo magnético.

En las figuras se muestran distintos diseños de transformadores.

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Hoja

4er Año área Electricidad Módulo 2 (Transformadores)

Nº 2

Los transformadores funcionan solamente con corriente alterna (C.A.) nunca con corriente continua (C.C.). El núcleo de hierro sobre el que se enrollan ambas bobinas no está formado por una sola pieza, sino que está constituido por láminas o chapas de acero aisladas eléctricamente entre sí por un recubrimiento de barniz que se les aplica antes de unirlas. De esta manera se evitan las pérdidas de energía debidas a las corrientes de Foucault que circulan por el núcleo del hierro calentándolo. El alto rendimiento que caracteriza a los transformadores (más de 90 %) hace que tengan una gran aplicación en electricidad. El comportamiento ante la tensión viene determinado por el número de espiras o vueltas del solenoide o bobina del primario y del secundario.

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Módulo 2 (Transformadores)

Hoja Nº 3

Tensión alterna de entrada (Vp) Tensión alterna de salida (Vs) N.O de espiras del primario (np) N.O de espiras del secundario (ns)

Si consideramos que el rendimiento es del 100 por 100 se cumple la siguiente expresión:

Por tanto:

𝑉𝑝 𝑁𝑝 = 𝑉𝑠 𝑁𝑠  Para un transformador que eleve la tensión se cumplirá: Ve < Vs, por lo que el número de espiras o vueltas del secundario será mayor que la del primario.

 Para un trasformador que reduce la tensión, Vp > Vs el número de espiras del primario será mayor que la del secundario.

Como la potencia de entrada se considera igual a la potencia de salida, por no haber pérdidas, tenemos que:

𝑃𝑒 = 𝑃𝑠 = 𝑉𝑝 . 𝐼𝑝 = 𝑉𝑠 . 𝐼𝑠 Potencia de entrada Pe Potencia de salida Ps

𝑉𝑝 𝐼𝑠 = 𝑉𝑠 𝐼𝑝 Con lo que la fórmula quedará:

𝑉𝑝 𝑁𝑝 𝐼𝑠 = = 𝑉𝑠 𝑁𝑠 𝐼𝑝

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4er Año área Electricidad Módulo 2 (Transformadores)

Hoja Nº 4

Transformadores de medida Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y [relé]s.

Autotransformador El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y el secundario.

Transformador toroidal El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes deFoucault.

1. Disco Metálico 2. Arandela de caucho 3. Salida de cables 4. Bobinado secundario 5. Encintado entre apantallado y secundario 6. Apantallado electroestático 7. Encintado film poliester entre primario y apantallado

8. Bobinado primario 9. Tapa toroidal de nylon 10. Tornillo, tuerca y arandelas 11. Núcleo magnético 12. Termostato 13. Encintado final o recubrimiento exterior