PRCTICA 09 DE LABORATORIO DE FISICA III - 2014

PRCTICA 09 DE LABORATORIO DE FISICA III - 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA, MINERA, METALRGICA Y GEOGRFICAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOGRFICA

MARCO TEORICOEL TRANSFORMADORUn transformador es una mquina esttica de corriente alterno, que permite variar alguna funcin de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria elctrica. Su utilizacin hizo posible la realizacin prctica y econmica del transporte de energa elctrica a grandes distancias.

COMPONENTES DE LOS TRANSFORMADORES ELCTRICOSLos transformadores estn compuestos de diferentes elementos. Los componentes bsicos son:

Modelizacin de un transformador monofsico idealNcleo: Este elemento est constituido por chapas de acero al silicio aisladas entre ellas. El ncleo de los transformadores est compuesto por las columnas, que es la parte donde se montan los devanados, y las culatas, que es la parte donde se realiza la unin entre las columnas. El ncleo se utiliza para conducir el flujo magntico, ya que es un gran conductor magntico.Devanados: El devanado es un hilo de cobre enrollado a travs del ncleo en uno de sus extremos y recubiertos por una capa aislante, que suele ser barniz. Est compuesto por dos bobinas, la primaria y la secundaria. La relacin de vueltas del hilo de cobre entre el primario y el secundario nos indicar la relacin de transformacin. El nombre de primario y secundario es totalmente simblico. Por definicin all donde apliquemos la tensin de entrada ser el primario y donde obtengamos la tensin de salida ser el secundario.ESQUEMA BSICO Y FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR

Esquema bsico de funcionamiento de un transformador idealLos transformadores se basan en la induccin electromagntica. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensin, se origina un flujo magntico en el ncleo de hierro. Este flujo viajar desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originar una fuerza electromagntica en el devanado secundario.Segn la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca esta variacin de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.LA RELACIN DE TRANSFORMACIN DEL TRANSFORMADOR ELCTRICOUna vez entendido el funcionamiento del transformador vamos a observar cul es la relacin de transformacin de este elemento.

Donde N p es el nmero de vueltas del devanado del primario, N s el nmero de vueltas del secundario, V p la tensin aplicada en el primario, V s la obtenida en el secundario, I s la intensidad que llega al primario, I p la generada por el secundario y r t la relacin de transformacin.Como observamos en este ejemplo si queremos ampliar la tensin en el secundario tenemos que poner ms vueltas en el secundario (N s), pasa lo contrario si queremos reducir la tensin del secundario.

TRANSFORMADOR IDEAL Y TRANSFORMADOR REALEn un transformador ideal, la potencia que tenemos en la entrada es igual a la potencia que tenemos en la salida, esto quiere decir que:

La potencia en los transformadores elctricos reales.Pero en la realidad, en los transformadores reales existen pequeas prdidas que se manifiestan en forma de calor. Estas prdidas las causan los materiales que componen un transformador elctrico.En los conductores de los devanados existe una resistencia al paso del corriente que tiene relacin con la resistividad del material del cual estn compuestos. Adems, existen efectos por dispersin de flujo magntico en los devanados. Finalmente, hay que considerar los posibles efectos por histresis o las corrientes de Foucault en el ncleo del transformador.Prdidas en los transformadores realesLas diferentes prdidas que tiene un transformador real son:Prdidas en el cobre: Debidas a la resistencia propia del cobre al paso de la corrientePrdidas por corrientes parsitas: Son producidas por la resistencia que presenta el ncleo ferro magntico al ser atravesado por el flujo magntico.Prdidas por histresis: Son provocadas por la diferencia en el recorrido de las lneas de campo magntico cuando circulan en diferente sentido cada medio ciclo.Prdidas a causa de los flujos de dispersin en el primario y en el secundario: Estos flujos provocan una auto-inductancia en las bobinas primarias y secundarias.APLICACIONES DE LOS TRANSFORMADORESLos transformadores son elementos muy utilizados en la red elctrica.Una vez generada la electricidad en el generador de las centrales, y antes de enviarla a la red, se utilizan los transformadores elevadores para elevar la tensin y reducir as las prdidas en el transporte producidas por el efecto Joule. Una vez transportada se utilizan los transformadores reductores para darle a esta electricidad unos valores con los que podamos trabajar.Los transformadores tambin son usados por la mayora de electrodomsticos y aparatos electrnicos, ya que estos trabajan, normalmente, a tensiones de un valor inferior al suministrado por la red.PROCEDIMIENTO:Teniendo en cuenta el marco terico, las indicaciones iniciales del profesor, se monto el equipo siguindose el contenido de la gua de laboratorio.Para el desarrollo de esta prctica se emple el sistema UNI-TRAIN.CUESTIONARIO EXPERIENCIA 1:1. Cmo se comporta la lmpara en el devanado secundario de un transformador con y sin ncleo? responda2. En el transformador, qu influencia ejerce un ncleo de hierro sobre la transmisin de energa? Responda.

CUESTIONARIO:1. En qu se distinguen el devanado primario y el secundario del transformador? Responda.

2. Cmo se comportan la tensin y la corriente en un transformador por cuyo devanado primario circula corriente alterna? Responda.

3. Los transformadores no son componentes ideales en la prctica mencione los problemas que presentan.

Prdidas en el cobre: Debidas a la resistencia propia del cobre al paso de la corriente. Prdidas en el hierro debidas a corrientes parsitas y prdidas por histresis, causadas por la inversin magntica del hierro.

4. En un transformador con carga resistiva, Qu ocurre con la tensin?

Las caractersticas de funcionamiento de los transformadores cambian segn el tipo de carga que tenga conectada en el bobinado secundario.Esta carga puede ser de origen resistivo, capacitivo o inductivo.Tomando en consideracin que la fuerza electromotriz (E2) que se induce en el secundario, est determinada por la suma vectorial del voltaje de utilizacin (v) ms la cada de voltaje interna (ec) producida por los propios bobinados, la cual es de origen inductivo y constante con cualquier tipo de carga.Dicha cada, tiene un desfase con respecto a la intensidad (corriente) que vara de acuerdo a las caractersticas hmicas de los bobinados.Al aplicarle carga resistiva al transformador, la intensidad (corriente) de la carga se encuentra en fase con el voltaje de utilizacin (v), al circular corriente por los bobinados se produce la cada interna (ec) que esta adelantada en un ngulo x con respecto a la intensidad (corriente).5