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Transformadores monofásicos

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Transformadores monofásicos se utilizan en fuentes de alimentación y otros equipos para convertir voltajes de CA y de corrientes de un valor a otro. Los transformadores son críticos para proporcionar aislamiento eléctrico necesario para la operación segura de muchos instrumentos de laboratorio y sanitarios. Si la entrada y salida no comparten un terminal común, el transformador puede transferir energía con separación física completa. Esto evita que electricidad en el lado de alta tensión peligroso de un sistema de circuitos y personas en el lado de baja tensión segura. Comprensión de los componentes dentro de un transformador es importante para el diseño y análisis de transformador. Este video demuestra cómo medir parámetros eléctricos de los componentes del transformador mediante la realización de varias pruebas.

Un transformador tiene un par de terminales de entrada conectado a una bobina o devanado primario y un par de terminales de salida conectada a una bobina secundaria. Un núcleo de acero, ferrita o incluso simplemente aire magnéticamente las parejas los dos devanados. Un voltaje en una bobina produce corriente fluir a través de él, creando un campo magnético. Flujo magnético, que es la cantidad de campo magnético pasa a través de un área se une entonces a través del núcleo para el bobinado secundario donde induce un voltaje. Este principio se denomina inducción mutua. Ley de Faraday indica velocidad de ese flujo de tiempos de cambio, que el número de bobinas es igual al voltaje inducido. También llamado fuerza electromotriz o EMF. Un voltaje de C.C. a través de la bobina primaria es constante por lo tanto el flujo magnético resultante también es constante y la tasa de cambio es cero. Sin embargo una tensión de CA produce un flujo magnético con una tasa cero de cambiar y, en consecuencia, induce un voltaje. En otras palabras un voltaje de CA es necesario para el transformador operar. La relación de vueltas del transformador es el número de vueltas de alambre en la bobina primaria dividida por el número de vueltas en la bobina secundaria. La relación de voltaje en el primario a tensión en el secundario es igual a la relación de vueltas. Dependiendo de la relación un transformador puede intensificar la tensión, bajar voltaje o mantener el mismo. La relación de la corriente por el primario a la corriente a través del secundario es igual al inverso de la relación. Por ejemplo si la bobina primaria tiene tres vueltas y el secundario tiene 30 vueltas, las vueltas de la relación es de 0.1. 120 voltios en el primario de este transformador se convierte así en 1200 voltios en el secundario. 10 amperios a través de la primaria se convierte en 1 amp a través del secundario. Finalmente si la bobina secundaria tiene una carga de impedancia Z2, la bobina primaria tiene una carga aparente o reflexiva, primer Z2. El valor de esta carga reflexiva es la impedancia en el lado secundario multiplicado por el cuadrado de la relación. Un transformador se puede considerar un par de inductores acoplados que idealmente transfiere energía sin pérdida de una bobina a otra. Sin embargo, un transformador real ha filtrado flujo magnético o inductancia de fuga que no contribuye a la transferencia de energía entre las bobinas. Además de un transformador real experiencias disipación de energía y calentamiento de las resistencias de la bobina. Flujo magnético en el núcleo es una fuente adicional de calor debido a la resistencia de pérdida de núcleo. Para evitar daños, se utiliza una potencia máxima de entrada llama la calificación de VA o el producto del voltaje y la corriente de energía. Ahora que se han introducido los conceptos básicos de un transformador, echemos un vistazo a cómo medir parámetros eléctricos de un transformador.

El transformador utilizado en este experimento está preparado para soportar un máximo de 115 voltios en el bobinado primario y un máximo de 24 voltios a la bobina secundaria. Además, este transformador tiene una potencia nominal de 100VA lo que significa que puede aceptar un máximo de 100 vatios de potencia. Esta prueba de DC mide la resistencia de cada devanado para el uso en el modelo del circuito equivalente del transformador. Primero establecer la baja tensión C.C. fuente voltaje potencia cero voltios y el límite de corriente a 0,8 amperios. Luego apague la fuente. Conecte la salida de la fuente de energía en la bobina primaria. No conecte nada a la bobina secundaria. Encienda la fuente de alimentación y la tensión aumenta gradualmente hasta alcanzar el límite de corriente. Registrar el voltaje y lecturas de corriente de la pantalla de la fuente de alimentación. Calcular la resistencia de la bobina primaria dividiendo el voltaje por la corriente. Ajustar la tensión de alimentación a cero voltios y la apague. Conecte la fuente de alimentación en la bobina secundaria dejando un circuito abierto en la bobina primaria. Establecer el límite de corriente en la alimentación de 4 amperios. Entonces la tensión aumenta gradualmente hasta alcanzar el límite de corriente. Registrar el voltaje y lecturas de corriente de la pantalla de la fuente de alimentación. Calcular la resistencia de la bobina secundaria. Ajustar la tensión de alimentación a cero voltios, apáguelo y desconecte el transformador. Finalmente utilice un multímetro para confirmar las resistencias calculadas a través de los devanados primario y secundarios.

La prueba de circuito abierto mide los reactivo mutuos o la oposición a un cambio en la corriente de la resistencia de pérdida de núcleo. Resistencia de pérdida de base es el parámetro de circuito equivalente para la disipación de energía y aproxima a las pérdidas en el núcleo del transformador. Y la fuente de alimentación trifásica de la Variac a cero por ciento, arme el circuito como se indica. Utilizar un medidor de potencia digital para medir corriente de circuito abierto y el voltaje en el lado primario. Encienda la fuente de alimentación trifásica y ajuste lentamente la perilla de control de Variac para aumentar el voltaje hasta que el medidor de potencia digital indica 24 voltios. Registrar la tensión de circuito abierto, circuito abierto corriente, circuito abierto potencia real y factor de potencia. Use estos valores para calcular los parámetros del circuito equivalente del transformador. La resistencia de la pérdida del núcleo, RC se calcula de la tensión de circuito abierto y corriente de circuito abierto. La reactancia mutua XM se calcula de manera similar utilizando corriente, potencia y voltaje de circuito abierto.

La prueba de corto circuito mide los reactivos de fuga y también puede determinar la resistencia del cable de ambos bobinados. Primero calcular la corriente de entrada nominal del transformador al dividir la calificación VA por la clasificación de voltaje para el lado de la entrada. Con la fuente de alimentación apagado y Variac a cero salida por ciento Arme el circuito como se muestra. Esta vez utilice el medidor de potencia digital para medir la corriente de cortocircuito y tensión. Encienda la fuente de alimentación trifásica y ajuste lentamente el Variac para aumentar el voltaje hasta que la lectura actual del medidor de energía digital llega a la corriente de entrada nominal. Registrar la tensión de cortocircuito y corriente así como el verdadero poder de cortocircuito y el factor de potencia. Los reactivos de la salida es la suma de los reactivos del lado primario y los reactantes de lado secundario reflejada que se asumen para ser iguales. Calcular el reactivo de salida con las mediciones de la prueba de corto circuito. Finalmente calcular la resistencia total del cable de ambos bobinados como la suma de la resistencia de la bobina primaria y la resistencia reflejada de la bobina del lado secundario.

Los transformadores son dispositivos eléctricos muy útiles que tienen aplicaciones en el área de conversión de potencia y de aislamiento eléctrico de seguridad. La prueba de carga mide el cociente de la tensión en el primario a tensión en el secundario, así como la relación de la corriente por el primario a la corriente a través del secundario. El circuito fue montado con una resistencia de 100 Ohm conectada para el lado secundario y la corriente y el voltaje medido en ambos lados. Con el lado primario en 115 voltios, voltaje, corriente, potencia real y factor de potencia se midieron en ambos lados. La relación entre la tensión primaria a tensión secundaria idealmente debe ser igual a la relación. Un estudio de las neuronas sensoriales olfativas de ratones utiliza luz ultravioleta de un tubo de flash de xenón para disociar ciertos compuestos. El circuito para un tubo de flash requiere altos voltajes generados con un transformador elevador de tensión. Como con todos los equipos de alta tensión, diseño seguro utiliza transformadores para aislamiento eléctrico para evitar un cortocircuito accidental entre los componentes con tensiones peligrosas y otros aparatos electrónicos en el circuito.

Sólo ha visto la introducción de Zeus para transformadores monofásicos. Ahora debe entender cómo funciona un transformador así como forma de medir los parámetros del circuito equivalente. ¡Gracias por ver!

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