transformador informe

8/16/2019 Transformador informe

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Transformadores

Objetivos:

_Entender el principio de funcionamiento de un transformador

_Verificar la ecuación fundamental de un transformador

_Evaluar el rendimiento de un transformador

Antecedentes Teóricos

Transformador:

Es un dispositivo eléctrico basado en el fenómeno de inducción

electromagnética, que permite cambiar la amplitud de una seal alterna sin pérdida apreciable de potencia! "onsta esencialmente de dos bobinas

denominadas primario #

secundario, acopladas magnéticamente! "uando la fem en el secundario es ma#or

que en el primario se $abla de un transformador elevador de seal o de subida% en

caso contrario, se tendr& un transformador reductor de seal o de bajada!

'u funcionamiento se basa en que el flujo magnético debido a la corriente que

circula por el bobinado primario atraviesa el &rea limitada por el bobinado

secundario,

induciendo en éste una fem! (ara un acoplamiento magnético perfecto, la ra)ón

entre lasfem sólo depende de las inductancias #, por consiguiente, la seal en el

secundario mantiene la dependencia temporal de la seal sinusoidal aplicada en

el primario, es decir, tiene la misma frecuencia! Teóricamente se puede establecer

una relación entre las fems primaria # secundaria # los respectivos n*meros de

espiras de ambos bobinados! Esa relación se conoce como ecuación fundamental

del transformador matem&ticamente se e+presa como:

- ./ 0 1- .1/

2onde:

/ 0 3em primaria

- 0 fem secundaria

1/ 0 numero de espiras bobina primaria

1- 0 numero de espiras bobina secundaria

4as fems coinciden apro+imadamente con los voltajes 5v6 que se miden en el



primario # el secundario que se miden a circuito abierto, 5es decir, sin carga, 7' 0

86! 4as resistencias internas de los bobinados introducen ca9das de tensión que

generan diferencias entre # V!

(ara obtener las potencias ideales en juego se establece la siguiente relación

matem&tica!

(e . (s 0 / en donde

(e 0 potencia de entrada

(s 0 potencia de salida

# ( 0 7 V

(or lo tanto

(e 0 7/ V/ (s 0 7- V-

A partir de estas relaciones se verifica la siguiente equivalencia

7' . 7p0 1p .1s

En un transformador ideal el cuociente entre la potencia de salida # la potencia de

entrada es igual a uno lo que corresponde a su rendimiento% en cambio en los

transformadores reales ambos bobinados tienen resistencias internas que $acen

que el rendimiento se menos que uno% el rendimiento se puede calcular de la

siguiente forma:

;0 (s .(p 0 V- 7- . V/ 7/

<ateriales e instrumentos utili)ados

= >obina de ?88 espiras # de @88 espiras

= Volt9metro

= 3uente Alterna 5interfase (asco B86

= ("

= (rograma 2ata 'tudio

= 7nterfase

>obinaEs un elemento que reacciona contra los cambios en la corriente a través de el,

generando una tensión, que se opone a la tensión aplicada # es proporcional al

cambio de la corriente!

2esarrollo E+perimental



= 'e arma un transformador reductor de voltaje con las bobinas de ?88 espiras

# de @88 espiras en donde la bobina primaria corresponde a la de ?88 espiras #

la secundaria a la de @88 espiras! 'e conecta el circuito a la fuente alterna # se

establece una frecuencia de / Cilo$ert)! 'e comien)a a variar el voltaje

suministrado por la fuente # se registran los siguientes datos!

D V/ 5v6 D V- 5v6 D

D/,B D8,/F D

D/,B D8,/G D

D-,- D8,/ D

D-,G D8,-- D

DF,/8 D8,-G D

DF,@@ D8,- D

DF,?- D8,F- D

D@,F8 D8,FG D

D@, D8,@8 D

DB,F8 D8,@B D

DB,? D8,B8 D

DG,G? D8,B D

D,8 D8,G D

Tabla /: V/.V-

Transformador reductor de Voltaje cerrado!

A partir de estos datos se crea el siguiente grafico

HpicI

Jrafico / V/. V-

Transformador reductor de Voltaje cerrado

En el grafico se puede observar una relación de proporcionalidad entre Vp # Vs,

se observa la formación de una recta cu#a ecuación es

K 0 8!8?B+ L 8,88GB?

2e acuerdo a los datos obtenidos en la e+periencia pr&ctica se comprueba la

relación entre el voltaje # el n*mero de espiras

Vp. Vs 0 1p. 1s



'e sabe que la pendiente de la recta rectificada es: 8,8?B

2e los datos e+puestos en la tabla se calcula la pendiente entre dos puntos

58,-L8,-G6. 5F,@@ LF,/86 0 8,??

Ambos valores de la pendiente son similares!

= 'e arma el mismo circuito anterior pero esta ve) se deja abierto, el circuito

seguir& siendo reductor! se comien)a a variar el voltaje de la fuente # se obtienen

los siguientes datos

DV/5v6 DV-5v6 D

D8,/F D8,8-- D

D8,F- D8,8B? D

D8,?/ D8,/B D

D/,/ D8,-- D

D/,@ D8,- D

D/,?8 D8,F@ D

D-,-/ D8,@- D

D-,/ D8,BB D

DF,@/ D8,GB D

D@,@B D8,?B D

DB,/G D8, D

DG,- D/,-8 D

D,B- D/,@B D

D?,F- D/,G8 D

Tabla -: V/. V- Transformador reductor de voltaje abierto!


HpicI

Jrafico -: V/. V-Transformador Elevador de Voltaje abierto!

En el grafico se puede observar una relación de proporcionalidad entre V/ # V-,

se observa la formación de una recta cu#a ecuación es

K 0 /!--+ M 8!8FG-




relación entre el voltaje # el n*mero de espiras

Vp. Vs 0 1p. 1s

'e sabe que la pendiente de la recta rectificada es: /!--


5F!GB M 8!8--6. 5-!GF L 8!8/6 0 /!-F


4as pendientes en ambos casos 5transformador reductor # transformador

elevador6 dieron valores similares entre la teor9a # la e+periencia practica a

través de esto se comprueba la relación entre el numero de espiras de las

bobinas # el voltaje de cada una de ellas!

= 'e procede a armar un circuito similar al anterior pero cambiando los

volt9metros por amper9metros # agregando una resistencia q se encuentra en

serie con 7s! En donde la bobina primaria corresponde a la de @88 espiras # la

secundaria a la de ?88 espiras! de esta manera es un transformador reductor de

corriente o elevador de voltaje! 'e conecta a la fuente alterna en una frecuencia

de B8 Nert)! se comien)a a variar el voltaje primario # se miden las corrientes en

la bobina primaria # en la secundaria obteniéndose los siguientes datos!

D"orriente (rimaria 57p6 Amper D"orriente 'ecundaria 57s6 Amper D

D/!B D8!F D

D@!B D/!- D

D!8 D/!? D

D?!- D-!@ D

D/8!?/ DF!8 D

D/F!@ DF!? D

Tabla F: 7p.7s

Transformador reductor de corriente


HpicI



Jrafico F 7p. 7s

Transformador eductor de "orriente

En el grafico se puede observar una relación de proporcionalidad entre 7p e 7s, se

observa la formación de una recta cu#a ecuación es

K 0 8!-G+ M 8!-/


relación entre la corriente # el n*mero de espiras

7p 1p 0 7s 7s

'e sabe que la pendiente de la recta rectificada es: 8!-G


5F!? L 8!F6 . 5/F!@ L /!B6 0 8!-@


= 'e arma el mismo circuito anterior pero esta ve) se invierte el orden de las

bobinas de manera tal que el transformador sea elevador de corriente! se

comien)a a variar el voltaje de la fuente # se obtienen los siguientes datos

D"orriente (rimaria 57p6 Ampers D"orriente 'ecundaria 57s6 Ampers D

D/!-B D/!/ D

DF!?8 D@!- D

DB!? DG!B D

D! D?! D

D/8! D/-! D

D/-!-- D/@!@ D

Tabla @ 7p. 7s Transformador Elevador de corriente


HpicI

Jrafico @ 7p. 7s

Transformador Elevador de corriente

En el grafico se puede observar una relación de proporcionalidad entre 7p e 7s, se

observa la formación de una recta cu#a ecuación es



K 0 /!-/+ M 8!@B-


relación entre la corriente # el n*mero de espiras de las bobinas

7p 1p 0 7s 1s

'e sabe que la pendiente de la recta rectificada es: /!-/


5/@!@ L /-!--6 . 5-!GF L 8!8/6 0 /!-/

Ambos valores de la pendiente son iguales

4as pendientes en ambos casos 5transformador reductor # transformador

elevador6 dieron valores similares entre la teor9a # la e+periencia practica a

través de esto se comprueba la relación entre el numero de espiras de las

bobinas # la intensidad de corriente de cada una de ellas!

= 'e arma un transformador elevador como se muestra en la siguiente figura

HpicI

'e establece una frecuencia de /Pilo$ert) # se comien)a a variar el voltaje # se

crea la siguiente tabla de datos!

D1umero de espiras D1umero de espiras DVoltaje (rimario DVoltaje

'ecundario D7ntensidad primario D7ntensidad D

Dprimario Dsecundario D5Volts6 D5Volts6 D5Amper6

Dsecundario 5Amper6 D

D@88 D?88 DF!/- DF!GG D/F!@G D

F!?- D

(ara calcular el rendimiento del transformador se utili)a la siguiente relación;0 5(s .(p 6/88

;0 5V- 7- . V/ 7/6 /88

;0 55F!GG F!?-6 . 5F!/- /F!@G66 /88



;0 FF!- Q

(or lo tanto el rendimiento del transformador armado es de un FF!- Q

apro+imadamente este valor se encuentra dentro del rango que se esperaba

obtener pues los instrumentos de laboratorio no se encuentran en perfectas

condiciones!

"onclusiones

2e acuerdo a los resultados obtenidos e+perimentalmente se puede llegar a la

conclusión de que los transformadores se pueden clasificar de acuerdo a como

afectan las distintas propiedades de un circuito es decir% los transformadores

pueden elevar o reducir la corriente # también pueden elevar o reducir el voltaje

los cuales fueron anali)ados en este laboratorio!

'e estableció la relación entre intensidad # n*mero de espiras para una bobina

tanto primaria como secundaria en un transformador! Esta relación no varia seg*n

la función que cumpla el transformador, siempre ser& la misma! Esto se pudo

comprobara al obtener valores de pendiente similares para esta parte de la

e+periencia! También se pudo establecer una relación entre el voltaje # el

numero de espiras de la bobina #a se primaria o secundaria, esta relación al igual

que la anterior no varia de acuerdo a la naturale)a del transformador # esto se

comprobó de la misma manera que al anterior obteniendo valores para la

pendiente similares! (ara las dos relaciones se establece una proporcionalidad

directa lo que gr&ficamente se e+presa con una l9nea recta # con pendientes

positivas! Todos estos resultados obtenidos concuerdan con el marco teórico

e+puesto previo a la descripción de la e+periencia! Es decir se comprobó de

forma pr&ctica la ecuación fundamental del transformador!

3inalmente de forma practica se obtuvo el rendimiento de un transformador

elevador de voltaje el valor obtenido fue satisfactorio pues se encontraba dentro

del rango esperado el cual no superaba el B8 Q si bien el rendimiento se

encontraba dentro de los esperando es necesario aclarar que su valor era tan bajo

debido al mal estado de los instrumentos de laboratorio!

4as diferencias entre los valores teóricos # e+perimentales, # los errores

e+perimentales se deben principalmente a errores en las medidas pues al estar

trabajando con una fuente alterna en donde el voltaje varia manualmente no se

puede asegurar al /88Q su e+actitud!

Otro factor que influ#e en los errores e+perimentales es que alguno de los

materiales utili)ados no se encontraban en perfectas condiciones por ejemplo las



bobinas no se encontraban en las mejores condiciones posibles! También al

intentar medir la intensidad para la e+periencia de un transformador reductor de

corriente se tuvo que probar con varios multitester pues al parecer la intensidad

entregada por la fuente no se encontraba dentro del rango que estos median!

"omo resultado de las e+periencias se puede llegar a la conclusión de que untransformador elevador de voltajes act*a de la misma manera que un

transformador reductor de corriente # un transformador reductor de voltajes act*a

de la misma manera que un transformador elevador de corriente!

3inalmente los objetivos planteados al inicio de este informe se $an cumplido en

su totalidad aunque e+isten diferencias entre lo teórico # lo e+perimental pero

esto no se debe a como se reali)o la e+periencia sino que a cosas e+ternas que

influ#eron en ella # que escapaban del control propio!

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