Transformador sin carga (Primera parte)

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1 Transformador sin carga (Primera parte) Fundamento El transformador en un dispositivo eléctrico que por su entrada recibe una corriente alterna con un voltaje y una intensidad, mientras que por su salida suministra otra corriente alterna con un voltaje e intensidad diferentes. Si el voltaje de salida es menor que el de entrada se denomina transformador reductor y si es mayor transformador elevador. El dispositivo del transformador consiste esencialmente en una bobina de entrada y una de salida devanadas ambas sobre un mismo núcleo, generalmente de hierro, fig.1. Cuando nos referimos a la bobina de entrada hablamos del primario del transformador, cuando a la de salida, del secundario del transformador. Un transformador ideal opera de modo que la potencia que recibe en el primario es transmitida íntegramente al secundario. Para que esto ocurra se debe cumplir: a) Que las bobinas carezcan de resistencia eléctrica. b) Que en el núcleo del transformador no se creen corriente de torbellino o de Foucault. c) Que el flujo magnético entre el primario y el secundario se produzca sin pérdidas. Tales requisitos son imposibles de cumplir en la práctica y por ello los transformadores reales no se comportan como ideales. Lo que se pretende es que las pérdidas sean mínimas y un transformador estará tanto mejor diseñado, tanto en forma como en materiales, cuanto más se acerque al comportamiento ideal. Si la potencia que recibe el primario se transmite sin pérdidas al secundario, caso del transformador ideal, las relaciones de voltajes e intensidades en un transformador son las siguientes. Vs n n s Is Vp n Ip n p p s Siendo: n s y n p el número de espiras del secundario y del primario respectivamente En un transformador reductor n s <n p por tanto, Vs<Vp y Is>Ip En un transformador elevador n s >n p por tanto Vs>Vp y Is<Ip Los transformadores reales se aproximan más o menos a las relaciones ideales anteriores. En la primera parte del experimento aquí propuesto, se opera con un transformador real reductor, teniendo el primario 2000 espiras y una resistencia óhmica de 42 y el secundario 400 espiras y 2,3. En la segunda parte se utiliza un transformador real elevador con un primario de 450 espiras y 3,5 de resistencia y un secundario de 1800 espiras y 27 de resistencia. Para ambos transformadores se estudia las relaciones entre voltajes e intensidades.

2 Primera parte La fig.1 corresponde al transformador reductor con dos voltímetros, uno mide la tensión en el primario y el otro en el secundario. La fuente de alimentación es un generador de corriente alterna a la frecuencia de la red española de 50 Hz, que puede proporcionar diferentes voltajes al primario del transformador. Fig.1 Montaje del transformador reductor para medir voltajes La fotografía 1 es una vista superior del dispositivo experimental. En dicha fotografía el voltaje del primario es 2,87 V y del secundario 506 mv = 0,506 V. En la sección designada como Conjunto de fotografías de diversas medidas (primera serie) se incluye esta medida y el resto de las que se han hecho. En dicho conjunto solamente se indican los valores que miden ambos voltímetros, ya que el montaje siempre es el de la fotografía 1 y solamente cambian las lecturas. Todos los resultados se anotarán en la tabla 1.

3 Fotografía 1.Vista superior para la toma de medidas (Primera serie) Conjunto de fotografías tomadas de diversas medidas (Primera serie) Medidas V P /V (PRIMARIO) V S (SECUNDARIO)

4 La fig.2 lleva el transformador reductor y dos amperímetros. Fig.2 Montaje del transformador reductor para medir intensidades La fotografía 2 tiene el mismo transformador que la fotografía 1, pero ahora se han colocado amperímetros. Las lecturas se encuentran en el Conjunto de fotografías de diversas medidas (segunda serie). Fotografía 2. Vista superior para la toma de medidas (Segunda serie)

5 Conjunto de fotografías tomadas de diversas medidas (Segunda serie) Medidas P /ma (PRIMARIO) I S /ma (SECUNDARIO) Tabla 1 Medidas Voltaje en el primario Vp/V Primera serie Voltaje en el secundario Vs/V Intensidad en el primario Ip/mA Segunda serie Intensidad en el secundario Is/mA Gráficas a) Represente el voltaje en el secundario (eje Y), frente al voltaje en el primario (eje X). Obtenga la relación entre ambos voltajes. Calcule en % la diferencia entre el valor teórico y el experimental. b) Represente la intensidad en miliamperios en el secundario (eje Y), frente a la intensidad también en miliamperios en el primario, (eje X). Obtenga la relación entre ambas intensidades. Calcule en % la diferencia entre el valor teórico y experimental.

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