Laboratorio Nº1 Transformador Monofásico: Relaciones de Transformación I. Objetivos 1. Reconocer las principales características y parámetros que posee un transformador monofásico relaciones de transformación transformación de un transformador monofásico monofásico 2. Determinar las relaciones con varias salidas 3. Utilizar debidamente los instrumentos de medición en la determinación de las relaciones de transformación transformación II. Fundamentación Teórica El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión. Los transformadores transformadores son dispositivos dispositivos que basan su funcionamiento funcionamiento en el fenómeno fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado e material ferromagnético, fabricado bien sea de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada paran optimizar el f lujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario primario y secundario según correspondan corresp ondan a la entrada o salida del sistema en e n cuestión, cuestió n, respectivamente. respectivamente. También existen transformadores transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
2.1. Funcionamiento Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético variable. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.
2.2. Transformador Transformador Ideal y Relación de transformación transformación El transformador ideal es un dispositivo sin perdidas que tiene un devanado de entrada y un devanado de salida. Y las relaciones entre el voltaje de entrada y el de salida, corriente corrient e de entrada y corriente de salida se llama relación de transformación. La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador. La razón de la transformación transform ación (a) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión:
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2.3. Tipos de Transformadores Transformadores 1. Transformadores Elevadores: Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada. Esto quiere decir que : 2. Transformadores variables: También llamados "Variac", toman una línea de tensión fija (en la entrada) y proveen de tensión de salida variable ajustable, dentro de dos valores. 3. Transformador de aislamiento: aislamiento: Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1. Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la tensión de red. 4. Transformador de alimentación: Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible que corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. 5. Transformador Reductor: Encargado de reducir la alta tensión a baja tensión, donde: 6. Transformador Trifásico: Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella ( Y) (con hilo de neutro o no) o delta -triángulo- ( Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían. 2.4. Principales características de un transformador monofásico
La regulación y la eficiencia son las dos características de mayor importancia en el funcionamiento de los transformadores. Los cuales son usados en sistemas de potencia para la transmisión y distribución de energía.
Factor de Regulación: La regulación de voltaje es una medida de la variación de tensión de salida de un transformador, cuando la corriente de carga con un factor de potencia constante varía de cero a un valor nominal. Rendimiento: La ecuación representa el rendimiento del transformador:
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IV Tabla de datos. Tensión del primario
Tensión del secundario
Relación de transferencia
Primera medición
220
59
3,7288
Segunda medición
220
159
1,3836
Tercera medición
220
189
1,164
Cuarta medición
220
219
1,0045
Quinta medición
220
381
0,5774
V. Cuestionario 4.1. A partir partir de las ecuaciones ecuaciones correspondientes correspondientes demuestre demuestre la relación de transformación considerando: considerando: tensiones, Nº de espiras y corrientes.
La relación entre la corriente que fluye por el primario del transformador y la corriente del secundario es:
4.2. Determinar la relación de transformación transformación en cada una de las mediciones. Relación de Transformación K
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3º Medición
1.164
4º Medición
1.004
5º Medición
0.577
4.3. Hallar el error porcentual porcentual de las diferentes diferentes relaciones de transformación. transformación. Error porcentual [%]
1º Medición
0.005
2º Medición
0.003
3º Medición
0.002
4º Medición
0.005
5º Medición
0.07
4.4. ¿Qué expresa la relación relación de transformación transformación en un transformador? transformador? Expresa el aumento o decremento que sufre e valor de la tensión del primario con relación a la tensión del secundario. Y esto depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión
4.5. Si el Nº de espiras del secundario es de 154 espiras, ¿cuál será el número de espiras del primario?
4.6. Si el Nº de espiras del primario es de 560 espiras, ¿cuál será el número de espiras del secundario?
4.7. ¿Cómo actúa el transformador transformador en cada cada una de las mediciones? mediciones?
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Conclusiones.
En la presente practica de laboratorio hemos logrado ver el comportamiento de un transformador monofásico el cual como sabemos tiene la tarea de transformar un volt5aje de entrada en otro voltaje de salida.
En esta práctica hemos logrado observar que la tensión del secundario puede variar dependiendo del número de espiras que se maneja en la bobina 2 del transformador, es decir, si existe mayor numero de espiras en el segundo que en el primario la tensión de salida aumenta este tipo de transformador se lo denomina elevador, ocurre algo similar si el numero de espiras del secundario es menor a las del primario en este caso la tensión disminuye y a este tipo de transformador lo denominamos reductor. En caso de que el número de espiras sea equivalente tanto en el primario como en el secundario, la tensión se mantiene y denominamos al transformador como uno aislador.
Hemos verificado la existencia de la relación de transferencia que existe entre la tensión de entrada y de salida.
Nos hemos capacitado en el uso de nuevos instrumentos de laboratorio como ser el banco de transistores y los interruptores los cuales pueden permitir realizar más de una medición sin necesidad de que tengamos que mover el instrumento, o que n necesitemos ecesitemos de otros similares.
VII. Bibliografía 1. Chapman, Steepheen: Máquinas eléctricas. MacGraw-Hill. 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
