““Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación””

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONALINGENIERÍA MECÁNICA

I UNIDAD

ASIGANTURA : Máquinas Térmicas

DOCENTE : Ing. Fidel Ríos

INTEGRANTES :

- Dilter Pereda Guzmán

- Heredia Sánchez Heyson Steve

- Quincho Cabrera Wilmer

- Vargas Haro Gary Junior

- Encarnación Sánchez

- Zare Carbonell Álvaro

CICLO :

8º

Nuevo Chimbote, 26 septiembre de 2015

OBJETIVOS

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Objetivo general:

o Identificar las principales partes de los transformadores.

Objetivo específico:

o Comprender el funcionamiento del transformador e identificar el comportamiento del mismo sometido a cargas.

o Determinar las relaciones de voltaje primario y secundario del transformador.

o Interpretar correctamente los valores obtenidos en cada una de las terminales del transformador.

o Identificar las terminales de entrada y las de salida dentro del transformador.

o Comparar los valores obtenidos en los terminales de entrada con los terminales de salida.

INTRODUCCIÓN:

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En siguiente laboratorio, se toma como referencia el transformador como elemento electrónico el cual está compuesto por una serie de bobinas, y se encarga de aumentar reducir o mantener un voltaje entregado por una fuente. Y a partir de este y las magnitudes que genera, tomamos los datos los cuales son los que analizaremos para obtener nuestras propias conclusiones respecto a los transformadores.

Para esto se obtendrá un multímetro en buen estado al cual con el multímetro le mediremos la resistencia y voltaje tanto de entrada como de salida. Debemos tener previos conocimientos de los transformadores ya que nos ayudaran para obtener las conclusiones. El uso de los transformadores en el campo doméstico como en el industrial, cobran gran importancia ya que con ellos podemos cambiar la amplitud del voltaje, aumentándola para ser más económica la transmisión y luego disminuyéndola para una operación más segura en los equipos.

La mayor parte de los radios contienen uno o más transformadores, así como los receptores de televisión, los equipos de alta fidelidad, algunos teléfonos, automóviles y en fin una gran variedad de artículos que para su funcionamiento es de vital importancia que posea un transformador.

Por tanto se hace necesario analizar detalladamente los fenómenos que ocurren con los cambios de polaridad en las bobinas de un transformador observando su comportamiento al sumarle o restarle voltaje a las bobinas de acuerdo a sus conexiones.

En este trabajo demostraremos la funcionalidad de los transformadores y su importancia en la sociedad.

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PRESENTACIÓN:

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

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, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

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MATERALES Y HERRAMIENTAS:

Materiales

o Transformador.

o Contactor.

o Cable.

o Cinta aislante.

Herramientas

o multímetro.

o Destornillador.

o Pinzas.

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MARCO TEÓRICO:

TRANSFORMADOR:

El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes. Un transformador elevador recibe la potencia eléctrica a un valor de voltaje y la entrega a un valor más elevado, en tanto que un transformador reductor recibe la potencia a un valor alto de voltaje y a la entrega a un valor bajo.

FUNCIONAMIENTO:

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

PARTES:

El transformado consta de varias partes principales las cuales son:

o Núcleo de hierro:

Este está construido de láminas de hierro que sirve para transmitir el flujo magnético de un lugar a otro (devanado primario al secundario).

o Bobinados:

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Los bobinados están hechos de alambre de cobre que está recubierto de un esmalte aislante resistente a altas temperaturas, el cual, esta enrollado en forma de espira en el núcleo del trasformador, el objetivo d la bonina es crear un campo magnético que es inducido por medio del núcleo a una bobina secundaria, en la cual en sus terminales se genera una tensión.

o Tanque:

Es la carcasa del transformador donde se alojan todos los componentes del mismo.

o Boquillas terminales:

Son unos bornes que se encuentran en la parte exterior del transformador que sirven para alimentar al mismo, para así poder realizar la alimentación del circuito interno, y en la parte inferior se encuentran las boquillas de salida las cuales sirven para obtener el voltaje ya transformado.

o Medio refrigerante:

El refrigerante que se utiliza es el aceite ya que este extrae el calor del dispositivo recirculándolo por un radiador, el cual funciona como disipador de calor para el aceite y así poder volver a absorber calor del transformador, es necesario que se extraiga el calor, que si no es así la máquina se puede averiar por las altas temperaturas que se generan.

o Indicadores:

Estos nos muestran las condiciones del transformado, por ejemplo indican nivel de aceite, la temperatura, presión, entre otros.

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TIPOS:

Hay muchos tipos de transformadores pero todos están basados en los mismos principios básicos, Pueden clasificarse en dos grandes grupos de tipos básicos: transformadores de potencia y de medida.

o Transformadores de potencia

Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Como ya se ha explicado anteriormente en este recurso, su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.

o Transformadores eléctricos elevadores

Los transformadores eléctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado secundario es mayor al del devanado primario.

o Transformadores eléctricos reductores

Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al secundario.Podemos observar que cualquier transformador elevador puede actuar como reductor, si lo conectamos al revés, del mismo modo que un transformador reductor puede convertirse en elevador.

o Autotransformadores

Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas. La solución consiste en montar las bobinas de manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría en el devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un punto intermedio de la única bobina existente.Esta tensión de entrada (V p) únicamente recorre un determinado número de espiras (N p), mientras que la tensión de salida (V s) tiene que recorrer la totalidad de las espiras (N s).

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o Transformadores de potencia con derivación

Son transformadores de elevación o reducción, es decir, elevadores o reductores, con un número de espiras que puede variarse según la necesidad. Este número de espiras se puede modificar siempre y cuando el transformador no esté en marcha. Normalmente la diferencia entre valores es del 2,5% y sirve para poder ajustar el transformador a su puesto de trabajo.

o Transformadores eléctricos de medida

Sirven para variar los valores de grandes tensiones o intensidades para poderlas medir sin peligro.

o Transformadores eléctricos de intensidad

El transformador de intensidad toma una muestra de la corriente de la línea a través del devanado primario y lo reduce hasta un nivel seguro para medirlo. Su devanado secundario está enrollado alrededor de un anillo de material ferromagnético y su primario está formado por un único conductor, que pasa por dentro del anillo.El anillo recoge una pequeña muestra del flujo magnético de la línea primaria, que induce una tensión y hace circular una corriente por la bobina secundaria.

o Transformador eléctrico potencial

Se trata de una máquina con un devanado primario de alta tensión y uno secundario de baja tensión. Su única misión es facilitar una muestra del primero que pueda ser medida por los diferentes aparatos.

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Posibles conexiones de un transformador trifásico con la fuente de alimentación

o Transformadores trifásicos

Debido a que el transporte y generación de electricidad se realiza de forma trifásica, se han construido transformadores de estas características.Hay dos maneras de construirlos: una es mediante tres transformadores monofásicos y la otra con tres bobinas sobre un núcleo común.Esta última opción es mejor debido a que es más pequeño, más ligero, más económico y ligeramente más eficiente.La conexión de este transformador puede ser:

Estrella-estrella Estrella-triángulo Triángulo-estrella Triángulo-triángulo

o Transformador ideal y transformador real

En un transformador ideal, la potencia que tenemos en la entrada es igual a la potencia que tenemos en la salida, esto quiere decir que:

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Pero en la realidad, en los transformadores reales existen pequeñas pérdidas que se manifiestan en forma de calor. Estas pérdidas las causan los materiales que componen un transformador eléctrico.En los conductores de los devanados existe una resistencia al paso del corriente que tiene relación con la resistividad del material del cual están compuestos. Además, existen efectos por dispersión de flujo magnético en los devanados. Finalmente, hay que considerar los posibles efectos por histéresis o las corrientes de Foucault en el núcleo del transformador.

PÉRDIDAS:

Las diferentes pérdidas que tiene un transformador real son: Pérdidas en el cobre: Debidas a la resistencia propia del cobre al paso de la corriente Pérdidas por corrientes parásitas: Son producidas por la resistencia que presenta el

núcleo ferro magnético al ser atravesado por el flujo magnético. Pérdidas por histéresis: Son provocadas por la diferencia en el recorrido de las líneas

de campo magnético cuando circulan en diferente sentido cada medio ciclo. Pérdidas a causa de los flujos de dispersión en el primario y en el secundario: Estos

flujos provocan una auto inductancia en las bobinas primarias y secundarias.

APLICACIONES:

Los transformadores son elementos muy utilizados en la red eléctrica.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 tensión y reducir así las pérdidas 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 también son usados por la mayoría de electrodomésticos y aparatos electrónicos, ya que estos trabajan, normalmente, a tensiones de un valor inferior al suministrado por la red Por último hacer mención a que uno de los elementos de seguridad eléctrica del hogar utiliza transformadores. Se trata del diferencial . Este dispositivo utiliza transformadores para comparar la intensidad que entra con la que sale del hogar. Si la diferencia entre estos es mayor a 10 mA desconecta el circuito evitando que podamos sufrir lesiones.

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PROCEDIMIENTO:

Tomamos un transformador y energizamos los terminales primarios con voltaje de los enchufes.

Ya involucrados con el funcionamiento de los transformadores, nos dedicamos a medir las capacidades de sus terminales con el multímetro, primero hacemos la medición de las resistencias que componen el transformador intercalando cada uno de los cables.

RESISTENCIA ENTRE TERMINALES VALOR DE LA RESISTENCIA

R 1 – 2 0.8 Ω

R 3 – 4 0.5 Ω

En primer lugar medimos la resistencia entre la terminal 1 con la terminal 2 la cual nos indica un valor de 0.8 Ω lo cual nos indica que hay continuidad y por lo tanto pertenecen a la misma bobina.

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Posteriormente medimos la terminal 1 con las otras terminales la 3 y 4, en las cuales la medida de resistencia nos da 1 lo cual indica que no existe continuidad y por lo tanto que pertenecen a diferentes bobinas.

VOLTAJE DE ENTRADA: VOLTAJE DE SALIDA:

220V 110V

12V 6V

Podemos darnos cuenta que el transformador reducto de relación de 2:1.

Ahora medimos la terminal 2 con la terminal 3 y 4 con las cuales también el resultado de la medición es 1 ya que pertenecen a bobinas distintas.

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Entonces podemos darnos cuenta cual es la relación de los bobinados es de 1 a 2 y de 3 a 4 , para transformar el voltaje.

Y por último tomamos las mediciones en los terminales 3 y 4 donde la resistencia obtenida es de 0.5 Ω ya que pertenecen a la misma bobina y tienen continuidad.

Ahora medimos en otro en otro transformador, el cual tiene los siguientes resultados.

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VOLTAJE: VALOR DEL VOLTAJE:

Entrada 12 V

salida 24 V

Podemos darnos cuenta que el transformador es amplificador.

RECOMENDACIONES:

Venir con conocimientos previos acerca de la importancia de los transformadores.

No manipular materiales sin conocimientos, con la ayuda del docente, se verificara el comportamiento del transformador.

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Contar con el buen manejo del pulso para las pruebas de carga y descarga de este laboratorio.

Realizar las mediciones con la supervisión del docente, ya que es muy peligroso hacer conexiones sin tener conocimiento previo.

Traer 2 o más instrumentos por grupo para facilitar y agilizar la realización de la práctica de laboratorio.

CONCLUSIONES:

o Gracias a los transformadores la distribución de energía eléctrica se ha podido usar y distribuir a las diferentes ciudades del mundo, desde las plantas generadoras de electricidad, independientemente de la generadora.

o Se distinguieron las partes principales de un transformador, como el núcleo magnético y los devanados.

o Se conoció una diferencia fundamental en la construcción de transformadores, la cual depende de la forma del núcleo, el sistema de enfriamiento, o bien en términos de su potencia y voltaje para aplicaciones, como por ejemplo clasificar en transformadores de potencia a tipo distribución.

o Se conoció que la razón de transformación del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende del número de vueltas que tenga cada uno.

o Se conoció la función de un transformador dentro de un circuito.

o Se evidencia la importancia de los transformadores para el cambio de voltajes.

BIBLIOGRAFÍA:

o Wikipedia.com

o http://www.lhusurbil.eus/sep/euskera/u07a01/a.htm

EAP. Ingeniería Mecánica Página 16

o http://www.monografias.com

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