Experiencia N

Experiencia N TransformadorProfesor: Sr. Ramn Vargas

Alumnos: Patricia Cabrera, Carolina Espinosa, Cristian Gonzlez, Francisco Gonzlez, Nicole Larrain, Cesar Lineros.

Objetivos del Laboratorio:- Entender el principio de funcionamiento de un transformador.

- Verificar la ecuacin fundamental de un transformador.

- Evaluar el rendimiento de un transformador.Antecedentes Tericos:

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearn un campo magntico variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magntico variable originar, por induccin electromagntica, la aparicin de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

La relacin entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .

La razn de transformacin (m) del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende de los nmeros de vueltas que tenga cada uno. Si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de tensin.

Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energa elctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeas intensidades, se disminuyen las prdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

As, si el nmero de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensin alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relacin 100 veces superior, como lo es la relacin de espiras). A la relacin entre el nmero de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relacin de vueltas del transformador o relacin de transformacin.

Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del secundario ser de solo 0,1 amperios (una centsima parte). Cabe destacar adems que Cuando la fem en el secundario es mayor que en el primario se habla de un transformador elevador de seal o de subida; en caso contrario, se tendr un transformador reductor de seal o de bajada.Por ultimo debemos decir que el rendimiento de un transformador esta dada por la razn entre la potencia de la bobina secundaria y la primaria, en trminos matemticos:

= Ps = Vs*Is Pp Vp*Ip

Materiales e Instrumentos Utilizados:

-Fuente alterna (interfase Pasco 750)

-Dos tester

-Bobina de 800 y de 400 espiras.

-Ncleo de hierro

Desarrollo Experimental:1. Arme un transformador elevador con las bobinas de 800 y 400 espiras. Conecte a la fuente alterna senoidal (interfase Pasco 750)

2. Variando el voltaje de salida de la fuente senoidal (a frecuencia constante), mida los voltajes primario (V1) y secundario (V2), y registre los datos en una tabla 1 2 V (volt) V (volt). Haga el grfico V2 v/s V1.v1 (V)v2 (V)

0,0050,021

0,1440,529

0,2060,962

0,41,89

0,6152,915

0,8183,867

1,3386,45

1,6558,01

1,8048,73

2,0229,8

2,54512,37

3,01914,72

3,52317,2

La relacin funcional obtenida es:v2 = 4.8889v1 0.065265

3. De los resultados obtenidos podemos observar una relacin lineal de las variables que se presentan.4. Variando el voltaje primario, mida las corrientes en el primario y en el secundario. Registre los datos en una tabla 1 2 i (mA) i (mA). Haga el grafico I2 v/s I1.i1 (mA)i2 (mA)

0,20,2

2,40,4

3,20,5

4,40,8

5,10,9

5,61

6,61,2

7,91,4

8,61,6

10,31,9

La relacin funcional obtenida es:

i2 = 0.17706i1 + 0.028538

5. Nuevamente la relacin que nos dan las variables es en forma lineal.6. El rendimiento del transformador:6.728*0.99 = 0.902 = 90.02% de rendimiento (aprox.)1.36*5.437. Repita el proceso anterior para un transformador reductor.v1 (V)v2 (V)

0,0050,006

0,190,034

0,3830,068

0,5580,101

0,6930,126

0,7860,144

0,9890,183

1,1630,216

1,3550,255

1,5250,288

1,7710,335

2,3760,455

La relacin obtenida es:

v2 = 0.19103v1 -0.0034971

i1 (A)i2 (A)

1,33,6

10,525,9

2872,2

35,995,6

45,1129,2

52,6154,9

60,2183,8

68,3215,3

76,2248,8

89,6298,7

106361,1

111,1386,1

La relacin funcional obtenida es:

i2 = 3.5445i1 -21.008

Rendimiento del transformador:0.17*167.32 = 0.593 = 59.3% de rendimiento (aprox.)25.68*0.91

Conclusin:En el transformador elevador, tomamos fija la frecuencia (50Hz) y la resistencia de la bobina (20), mientras aumentamos la amplitud, vara el voltaje (mximo 8 Volts) del primario el cual aumenta, ste posee 400 espiras, entonces el voltaje del secundario que tiene 800 espiras es el cudruple a aquel voltaje del primario, ya que la relacin entre la f.e.m (), depende del nmero de vueltas. Como en el secundario se obtiene una f.e.m ms elevada que en el primario, la intensidad de la corriente que lo recorre es menor que la del primario y esto queda claro cuando medimos las intensidades en ambas bobinas, puesto que el grfico es lineal positivo y la intensidad del primario es el cudruple del secundario por el nmero de espiras. Adems se verifica as el principio de conservacin de la energa, ya que la energa generada es igual a la energa disipada.

En el otro caso, cuando formamos un transformador reductor, donde invertimos las bobinas, el grfico es una recta con pendiente positiva, al variar la amplitud, al igual que en el experimento anterior se mantiene fija la frecuencia y la resistencia. En el primario se obtiene un voltaje mayor al secundario a la razn 4:1 y a su vez la intensidad del primario es menor al del secundario a la misma razn, puesto que como se ha dicho antes aquello ocurre por el principio de conservacin.

La rapidez con la que se transfiere la energa se llama potencia, de la teora se infiere que la potencia utilizada en el secundario es la misma que se suministra en el primario y ste no suministra ms que la que usa el secundario de acuerdo a la ley de la conservacin de la energa y podemos concluir a travs de los clculos que la potencia de entrada es prcticamente igual a la de salida, puesto que se trata de un acoplamiento casi perfecto entre las bobinas, dado porque se desprecian las pequeas prdidas existentes de potencia debido al calentamiento del ncleo del transformador; es por esta razn que al realizar el calculo E= Ps/Pp nos da un valor 1 que es lo ideal. Se sabe que existen errores los cuales dependen de los aparatos utilizados y el error humano, adems de las aproximaciones en los clculos.V2 (secundario) vs. V1 (primario)

Transformador elevador

I2 (Secundario) vs. I1 (Primario)Transformador elevador

V2 (secundario) vs. V1 (primario)

Transformador reductor I2 (Secundario) vs. I1 (Primario)

Transformador reductor