1. PORTADA

TITULO: Construccin de un TransformadorCARRERA: Ingeniera en Electrnica y ComunicacionesAREA ACADEMICA: COMUNICACIONES LINEA DE INVESTIGACION: TECNOLOGIAS DE COMUNICACIN CICLO ACADEMICO Y PARALELO: PARTICIPANTES:

MODULO Y DOCENTE: Mquinas Elctricas -- Ing. Patricio Encalada

2. INFORME DEL PROYECTO

2.1. TEMAConstruccin de un Transformador

2.2. OBJETIVOS

2.2.1. OBJETIVO GENERAL

Construir un transformador de 120 Voltios de entrada y 30 Voltios de salida.

2.2.2. OBJETIVO ESPECIFICO

Conocer la teora que esta tras el funcionamiento de un transformador. Construir o implementar el transformador con los clculos obtenidos. Obtener los resultados de la comprobacin del funcionamiento del transformador.

2.3. RESUMEN

Una vez obtenido los clculos del transformador, compramos los materiales necesarios, procedemos a construir el transformador para despus comprobar su funcionamiento y la entrega de voltaje deseado.

2.4. PALABRAS CLAVE

(Transformador, voltaje, amperios, nmero de espiras primarias y secundarias, software de clculo, calibre del cable.)

2.5. INTRODUCCION

Es un dispositivo que se encarga de "transformar" la tensin de corriente alterna que tiene a la entrada en otra diferente a la salida.Este dispositivo se compone de un ncleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominarn: "primario" a la que recibe la tensin de entrada y "secundario" a aquella que dona la tensin transformada. La bobina "primaria" recibe una tensin alterna que har circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducir un flujo magntico en el ncleo de hierro. Como el bobinado "secundario" est arrollado sobre el mismo ncleo de hierro, el flujo magntico circular a travs de las espiras de ste. Al haber un flujo magntico que atraviesa las espiras del "secundario" se generar por el alambre del secundario una tensin. Habra corriente si hubiera una carga (si el secundario estuviera conectado a una resistencia, por ejemplo). La razn de la transformacin de tensin entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del nmero de vueltas que tenga cada uno.

2.6. MATERIALES y HERRAMIENTAS

Formaleta Alambre Papel Parafinado o Prespn Cinta de enmascarar Ncleo Chapas tipo I e E Cautn o pistola de soldar Multmetro Destornillador o Desarmador Martillo

FIGURA 2.6.1 MATERIALES DEL TRANSFORMADOR

2.7. MARCO TEORICO

EL TRANSFORMADORLa invencin del transformador, data del ao de 1884 para ser aplicado en los sistemas de transmisin que en esa poca eran de corriente directa y presentaban limitaciones tcnicas y econmicas. El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribucin de la energa elctrica que usaba transformadores, se puso en operacin en los Estados Unidos de Amrica. En el ao de 1886 en Great Barington, Mass, en ese mismo ao, a la proteccin elctrica se transmiti a 2000 volts en corriente alterna a una distancia de 30 kilmetros, en una lnea construida en Cerchi, Italia. A partir de estas pequeas aplicaciones inciales, la industria elctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de desarrollo de los pueblos, formando parte importante en esta industria el transformador.El transformador, es un dispositivo que no tiene partes mviles, el cual transfiere la energa elctrica de un circuito u otro bajo el principio de induccin electromagntica. La transferencia de energa la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.Un transformador elevador recibe la potencia elctrica a un valor de voltaje y la entrega a un valor ms elevado, en tanto que un transformador reductor recibe la potencia a un valor alto de voltaje y a la entrega a un valor bajo.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOREl principio de funcionamiento del transformador, se puede explicar por medio del llamado transformador ideal monofsico, es decir, una mquina que se alimenta por medio de una corriente alterna monofsica.A reserva de estudios con mayor detalle, la construccin del transformador, sustancialmente se puede decir que un transformador est constituido por un ncleo de material magntico que forma un circuito magntico cerrado, y sobre de cuyas columnas o piernas se localizan los devanados, uno denominado primario que recibe la energa y el otro el secundario, que se cierra sobre un circuito de utilizacin al cual entrega la energa.Los dos devanados se encuentran elctricamente aislados entre s.El voltaje en un generador elctrico se induce, ya sea cuando una bobina se mueve a travs de un campo magntico o bien cuando el campo producido en los polos en movimiento cortan una bobina estacionaria.

En ambos casos, el flujo total es sustancialmente contante, pero hay un cambio en la cantidad de flujo que eslabona a la bobina. Este mismo principio es vlido para el transformador, solo que en este caso las bobinas y el circuito magntico son estacionarios (no tienen movimiento), en tanto que el flujo magntico cambio continuamente.

FIGURA 7.2.1 PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR

REQUISITOS DE LOS MATERIALES ELECTRICOS USADOS EN LA CONSTRUCCION DE TRANSFORMADORES.Los requisitos fundamentales que deben cumplir los materiales conductores, son los siguientes: La ms alta conductividad posible. El menor coeficiente posible de temperatura por resistencia elctrica. Una adecuada resistencia mecnica. Deben ser dctiles y maleables. Deben ser fcilmente soldables. Tener una adecuada resistencia a la corrosin.LA TEMPERATURA Y LOS MATERIALES AISLANTES.Uno de los factores que ms afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de operacin de las mquinas elctricas, esta temperatura est producida principalmente por las prdidas y en el caso especfico delos transformadores, durante su operacin, estas prdidas estn localizadas en los siguientes elementos principales: El ncleo o circuito magntico, aqu las prdidas son producidas por el efecto de histresis y las corrientes circulantes en las laminaciones, son dependientes de la induccin, es decir, que influye el voltaje de operacin. Los devanados, aqu las prdidas se deben principalmente al efecto joule y en menos medida por corrientes de Foucault, estas prdidas en los devanados son dependientes de la carga en el transformador. Se presentan tambin prdidas en las uniones o conexiones que se conocen tambin como puntos calientes as como en los cambiadores de derivaciones. Todas estas prdidas producen calentamiento en los transformadores, y se debe elimina este calentamiento a valores que no resultan peligrosos para los aislamientos, por medio de la aplicacin de distintos medios de enfriamiento.CALIFICACIN DE LOS MATERIALES AISLANTESClase Y.Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales, tales como algodn, seda y papel sin impregnar.Clase A.Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como el algodn, sed ya papel con alguna impregnacin o recubrimiento o cuando se sumergen en dielctricos lquidos tales como aceite.Clase E.Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales que por experiencia o por pruebas, pueden operar a temperaturas hasta de 5 oC, sobre el temperatura de los aislamientos Clase A.Clase B.Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como la nica, fibra de vidrio, asbestos, etc. con algunas substancias aglutinantes, pueden haber otros materiales inorgnicos.

Clase F.Este aislamiento consiste en materiales o combinaciones de materiales tales como mica, fibra de vidrio, asbesto, etc. con sustancias aglutinables, as como otros materiales o combinaciones de materiales no necesariamente inorgnicos.Clase H.Este aislamiento consiste de materiales tales como el silicn, elastmetros y combinaciones de materiales tales como la mica, la fibra de vidrio, asbestos, etc. con sustancias aglutinables como son las resinas y siliconesapropiados.CONSTRUCCIN DE TRANSFORMADORESEl transformador es un dispositivo electromagntico esttico destinado a la transformacin de una corriente alterna (primaria) en otra (secundaria) de otras caractersticas, en particular, tensin y corriente distintas.Los arrollamientos de un transformador pueden estar provistos de tomas o derivaciones para variar su relacin de transformacin.

FIGURA 7.2.2 NUCLEO DE UN TRANSFORMADOR MONOFASICO ELEMENTOS ESENCIALES DE CONSTRUCCIN DE LOS TRANSFORMADORES Ncleo: Es el sistema de chapas que constituye el circuito magntico con todos los componentes que entran en su construccin. Arrollamiento: Es el bobinado del transformador y es necesario tomar muy en cuenta las condiciones de temperatura del cobre; debe tener una considerable resistencia de aislamiento con respecto a las sobretensiones. Cuba del transformador: Es necesario para proveer de refrigeracin natural cuando el aceite se ha calentado en el interior los transformadores generalmente en los de gran capacidad desde 30KVA a 10.000KVA. Aceite del transformador: Para aumentar el aislamiento y mejorar la refrigeracin de las partes activas, estas estn sumergidas en aceite mineral.[10]

RELACIN DE FORMULAS

La relacin de transformacin es de la forma

,FORMULA 7.2.1

Donde N, N son el nmero de espiras y T y T son las tensiones del primario y del secundario respectivamente.[11]

Entonces: Un transformador puede ser elevador o reductor, dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de l, se desprecian las prdidas por calor y otras), entonces:Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps).

Pi = Ps, FORMULA 7.2.2

Si tenemos los datos de intensidad y tensin de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente frmula.Potencia (P) = Tensin (V) x Intensidad (I)

P = V x I (W), FORMULA 7.2.3

Aplicamos este concepto al transformador y deducimos que la nica manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando la tensin se eleve la intensidad disminuya en la misma proporcin y viceversa. Entonces:

, FORMULA 7.2.4

As, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (intensidad en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente frmula:

, FORMULA 7.2.5

2.8. PROCEDIMIENTO

1.- Realizar los clculos en los diferentes programas de clculo de transformadores. 2.-Comprar los materiales necesarios para la construccin del transformador.3.-Enrrollar 516 vueltas al bobinado primario, y 129 al bobinado secundario.4.-Poner las chapas tipo E intercaladas y en los espacios las chapas tipo I.5.-En cada bobinado poner papel parafinado y asegurar con cinta de enmascar.6.-Una vez construido realizar las pruebas necesarias para comprobar su funcionamiento.

2.9 CLCULOS Y RESULTADOS

ECUACIONSUSTITUCIN DE VALORESRESULTADONUMERO DE CABLE

Cable # 34

Cable # 28

Cable # 28

Cable # 28

Cable # 28

2.10 APLICACIONES

Segn sus aplicaciones Transformador elevador/reductor de tensin

Son empleados en las subestaciones de la red de transporte de energa elctrica, con el fin de disminuir las prdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energa elctrica a tensiones elevadas, siendo necesario reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilizacin.Transformador de aislamiento Proporciona aislamiento galvnico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentacin o seal "flotante". Suele tener una relacin 1:1. Se utiliza principalmente como medida de proteccin, en equipos que trabajan directamente con la tensin de red. Tambin para acoplar seales procedentes de sensores lejanos, en equipos de electromedicina y all donde se necesitan tensiones flotantes entre s.Transformador de alimentacin Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles que cortan su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que ste se queme, con la emisin de humos y gases que conlleva e, incluso, riesgo de incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.Transformador trifsico Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o de tringulo () y las combinaciones entre ellas: -, -Y, Y- y Y-Y. Hay que tener en cuenta que an con relaciones 1:1, al pasar de a Y o viceversa, las tensiones varan.Transformador de pulsos Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rpida (baja autoinduccin) destinado a funcionar en rgimen de pulsos.Transformador de lnea o flyback Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensin y la corriente para las bobinas de deflexin horizontal. Adems suele proporcionar otras tensiones para el tubo (Foco, filamento, etc).

2.11 CONCLUSIONES

El ncleo de hierro es un buen conductor del flujo magntico aunque a veces no sea tan exacta esta transferencia. Los transformadores se utilizan en la mayor parte de equipos que utilizan energa elctrica, nos ayudan a elevar y disminuir voltaje para poder utilizar todos estos equipos desde un cargador de celular de 5v hasta una nevera de ms de 100v 2.12 RECOMENDACIONES

Se recomienda que las chapas o el ncleo de hierro este en buenas condiciones para que cumpla con su funcin. El alambre de cobre no tiene que estar con algn raspn o ralladura en su aislante ya que este puede causar un cortocircuito. Al dar las vueltas con el alambre en el carrete hacerlo de forma que quede muy apegado a este para que puedan alcanzar todas las vueltas. Utilizar papel parafinado y laca especial para poder unir las vueltas de alambre de cobre en el carrete.

2.13 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&ved=0CFsQFjAF&url=http%3A%2F%2Falumno.us.es%2Fa%2Famaluqsen%2FTransformadores.doc&ei=EoKWUurGDfbIsAT0hYGACg&usg=AFQjCNHobVied1kdZ9141W-7ynkGK9Ra_w&sig2=Mh6lkju9WZ-73R-flYfGHA

http://www.alipso.com/monografias/transforma/

www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&ved=0CFsQFjAF&url=http%3A%2F%2Falumno.us.es%2Fa%2Famaluqsen%2FTransformadores.doc&ei=EoKWUurGDfbIsAT0hYGACg&usg=AFQjCNHobVied1kdZ9141W-7ynkGK9Ra_w&sig2=Mh6lkju9WZ-73R-flYfGHA

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2.14 ANEXOS

UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOF . I . S . E . IFACULTAD DE INGENIERIA EN SISTEMAS, ELECTRONICA E INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERA EN SISTEMAS, ELECTRNICA E INDUSTRIAL PERODO ACADMICO: Septiembre/2013 Febrero/2014

FIGURA 2.14.1 MATERIALES DEL TRANSFORMADOR

FIGURA 2.14.2 ELABORACIN DEL TRANSFORMADOR

FIGURA 2.14.2 FASE FINAL DEL TRANSFORMADOR