TRANSFORMADORES

Los transformadores son maquinas eléctricas cuyas principales aplicaciones son transformar los valores de tensión e intensidad de C.A a otros valores que se adapten a nuestras necesidades. Se puede decir que los transformadores son las maquinas que mayor rendimiento ofrecen, pues se puede estimar el 95 y el 98%. Tanto es asi que en la mayoría de los transformadores de pequeña potencia fabricados conveniente mente se pueden despreciar las perdidas.

FUNCIONAMIENTO:

Los transformadores están basados en dos o mas devanados (o bobinas) de hilo conductor acopladas magnéticamente.

Si a una bobina se le aplica una corriente continua, en su interior se crea un campo electromagnético fijo unidireccional, es decir, de las mismas características que la corriente aplicada.

Si aplicamos C.A en su interior se crea un campo electromagnético variable y bidireccional, en su interior se crea un campo electromagnético variable y bidireccional, es decir, de características similares a la C.A aplicada si se coloca una segunda bobina B2 en las proximidades de B1 se creara una f.e.m.

Estas bobinas se pueden considerar un transformador: dos bobinas aisladas eléctricamente pero unidas por un circuito magnético.


NUCLEOS:

Existe una gran disipación de flujo de B1 de forma que la mayor parte de el se pierde sin utilidad alguna y solo una mínima parte afecta a B2. Como lo deseable seria que la totalidad del campo electromagnético generado en B1 pudiera influir sobre B2, se pensó en cerrar el circuito magnético por medio de un núcleo de material ferro magnético, con este método se reduce considerablemente las perdidas por dispersión de flujo.

Pero aun así existen ciertas perdidas de este tipo, por lo que intentando aminorarlas, se llego a los transformadores con núcleos como los que hoy conocemos. Se trata de los núcleos acorazados construidos de forma que la bobina B1(primario) esta bobinado sobre la columna central del núcleo y sobre ella se encuentra la bobina 2 (secundario) de esta forma se puede decir que la dispersión de flujo es
mínima.

TIPOS DE TRANSFORMADORES:

Los principales tipos de transformadores son:

***TRANSFORMADORES REDUCTORES DE TENSION: Son aquellos en los que la tensión obtenida a la salida (secundario) es menor que la aplicada a la entrada (primario) se utilizan cuando la tensión que se necesita es menor que la disponible.

***TRANSFORMADORES ELEVADORES DE TENSION: son aquellos que la tensión obtenida en el secundario es mayor que la aplicada al primario. Se utiliza cuando la tensión que se necesita es mayor que la disponible.

***TRANSFORMADORES DE AISLAMIENTO: Son aquellos en los que la tensión obtenida en el secundario es igual a la aplicada al primario, es decir que ni reduce ni eleva la tensión. Se utiliza para aislar de la red eléctrica un circuito determinado.

***TRANSFORMADORES DE ACOPLAMIENTO DE IMPOEDANCIAS: Son transformadores concebidos para funcionar principalmente en amplificadores de baja frecuencia, con el fin de acoplar etapas con diferentes impedancias.

***AUTO TRANSFORMADORES: Son un tipo determinado de transformadores que poseen un solo devanado con distintas tomas para ser utilizadas como entrada o como salida cuando este tipo de transformador se utiliza como reductor el secundario forma parte del primario, cuando se utiliza como elevador el primario forma parte del secundario. Una desventaja de este tipo es su falta de aislamiento de primario y secundario.

CONDENSADORES

Los condensadores son elementos capaces de almacenar una determinada cantidad de cargas eléctricas. Básicamente consta de dos conductores separados por un dieléctrico o aislante de modo que no existe entre ellos contacto eléctrico. Estos conductores son denominados placas o armaduras.

La capacidad de un condensador es directamente proporcional a la superficie enfrentada de sus placas e inversamente proporcional al espesor de su dieléctrico

Cuanto mayor sea la superficie de las armaduras que esta enfrentada, mayor será la capacidad del condensador

Cuanto mayor sea el espesor del dieléctrico o aislante menor será la capacidad del condensador.



La unidad de capacidad es el faradio (F), pero dado que esta unidad es muy grande regularmente se utilizan sus múltiplos:

El micro faradio (µF) ==== 1 µF === 1x10-6 F
El nano faradio (nF) ==== 1 nF === 1x10-9 F
El pico faradio (pF) ==== 1 pF === 1*10-12F

A si la capacidad de un capacitor de uso normal puede ir desde lo 10 pF hasta los 10000 µF.

Es común encontrar en el mercado que los condensadores de hasta 1µF son de tipo sin polaridad, es decir, tubulares, de lenteja, de disco, de poliéster etc. Desde dicho valor en adelante, suelen ser polarizados de tantalio o electrolíticos.

El material utilizado para la construcción de las placas o armaduras es cualquier metal, empleándose habitualmente láminas de aluminio o de estaño, para la fabricación de dieléctricos, se usan los más diversos materiales aislantes: aire, papel, poliéster, papel parafinado, mica, etc.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN BÁSICA

Una fuente de alimentación se compone de tres bloques básicamente transformador, rectificador y filtro.

EL TRANSFORMADOR:

Tiene por misión adaptar el nivel de tensión da salida de forma que si necesitamos una fuente de alimentación de 6V a la salida tendremos que utilizar un transformador que reduzca el voltaje de entrada de 127 V, a un Voltaje de 6V a la salida del mismo. También tiene otra misión, y es la de aislar la salida del transformador con respecto a la de la red, este hecho es muy importante ya que reduce el peligro de accidentes al no estar conectada directamente a la red la salida de la fuente de alimentación y por tanto el sistema que se este alimentando.

que quiere decir lo anterior:  que si ocurriera un accidente con la carga que alimenta esta fuente los cortocircuitos se quedarían del lado de la carga y no se transmitirán hacia la red eléctrica donde se tomo el voltaje (que podría ser la instalación eléctrica de su caso o negocio).

Los datos que debemos de tener en cuenta a la hora de adquirir un transformador es el valor del voltaje de la entrada, el voltaje de la salida y la máxima corriente que podría requerir la carga.

EL RECTIFICADOR

Es un circuito con diodos cuya misión es convertir la tensión alterna que recibe del transformador, en una tensión continua pulsante a su salida.

Es conveniente que al diseñar una fuente de alimentación sobre dimensionar el valor de la corriente del rectificador en un 50%, de forma que si necesitamos un rectificador de 1 amperio, como el 50% de 1 amperio es .5 Amperios compraremos un rectificador de 1.5 Amperios. Esto debido a que el rectificador trabaja a base de impulsos de intensidad de valores elevados.

EL FILTRO

Tiene como misión hacer de la forma de la tensión que recibe del rectificador se convierta en una señal de valor casi constante

El filtro en las fuentes de alimentación puede ser de varios tipos, el más usual es un simple condensador conectado a la salida del circuito rectificador. El funcionamiento de este se basa en el fenómeno de carga y descarga.

Al conectar la fuente, el condensador esta descargado por lo que se cargara rápidamente hasta alcanzar el valor del voltaje pico que da el rectificador como es un voltaje alterno lo que recibe el rectificador, después de llegar al voltaje pico comienza a decrecer , por tanto cuando el voltaje del rectificador baje por de bajo del voltaje que ha alcanzado el condensador, el diodo se polariza inversamente y no conduce en este momento el condensador comienza a descargarse a trabes de la resistencia de carga y este fenómeno continua hasta que la tensión del rectificador vuelva a crecer y alcance su valor superior a la que posea el condensador en este momento. Aquí se invierten las condiciones ya que el diodo se polariza directamente, y por tanto, vuelve a cargar el condensador repitiéndose el proceso anteriormente descrito mientras el sistema este funcionando.

Como podemos deducir, cuanto mayor sea la capacidad del condensador mas plana es la señal y que la descarga será menos profunda para unas condiciones iguales.

El impulso de voltaje en el condensador, cuando se utiliza un rectificador de media onda, es mas alto que con un rectificador de onda completa esto es debido que al ser la intensidad que llega a la carga casi igual, la energía que debe de adquirir el condensador ha de ser prácticamente la misma, pero el condensador con un rectificador de media onda tiene la mitad de impulsos de carga que con onda completa, por lo que suple esto adquiriendo mas carga en cada impulso.

Los filtros con bobinas son útiles para fuentes de potencia, ya que la bobina tendrá una influencia mayor eliminando rizado cuanto mayor sea la corriente.

A su vez, beneficia a los diodos ya que la bobina se opone a las variaciones de corriente, lo que hace que los picos de corriente ahora se suavicen y no haya que sobre dimensionar tanto los diodos.

Este tipo de fuentes es muy sencillo y económico, pero tienen como inconvenientes que el voltaje de salida sea poco estable, ya que varia si la tensión de entrada o la resistencia de carga cambian, por lo que solo se podrá utilizar para alimentar equipos que admitan dicho inconveniente.

LEYES DE KIRCHHOFF

LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF(LCK)

Establece que la suma algebraica de las corrientes que entran a un nodo es cero


la corriente total en un nodo debe de ser cero por lo cual la suma de todas las corrientes es cero. aunque también se puede escribir como las corrientes que entran son iguales a las que salen





LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF(LTK)

Establece que la suma algebraica de todas los voltajes al rededor de una trayectoria cerrada es cero.


Las cargas irán de las positivas a las negativas y con esto si las cargas van en sentido contrario al de la corriente el voltaje es negativo.

FUENTE DE VOLTAJE VARIABLE

Uno de los dispositivos indispensables para los principiantes de la electrónica son las fuentes de poder ,como todos en nuestras casas contamos con un toma corriente de 110 - 120 volts c.a (en mexico y otras partes del mundo) (60 Hz)  y de 220 a 240 (en otras partes del mundo) (50 Hz), sin embargo estos voltajes se utilizan para el propósito de transporte la gran mayoría de los aparatos electrónicos que se utilizan en todos los hogares utilizan corriente directa y en los siguientes trabajos que realizare en este blog utilizaremos voltaje de corriente dire que mejor que comenzar con una pequeña fuente con la cual podremos obtener voltajes de 1.5 , 3, 6, 9 , 12 y 24 volts de c.d sera uno de los primeros trabajos que realizaremos, aunque sera una fuente de voltaje variable muy sencilla nos servirá por un muy buen rato.

lo primero que se debe de saber es que materiales ocuparemos en nuestros proyectos y en esta ocasión serán.

1 transformador (primario 120 V ca ::: secundario 24 V ca) a 1 Amperio
6 diodos 1N4004
1 potenciometro de 5KΩ
1 resistencias de 220Ω
1 resistencias de 1.5kΩ
2 condensadores de 2200 µF a 50V
1 condensador de 33 µF a 10V
1 condensador de 1 µF a25 v
1 regulador de voltaje LM317T con disipador de calor.
1 led rojo de 5mm
2 fusibles de 1 Ampere

y aqui hay un pequeño esquema de como es que se hace esta pequeña fuente.

a petición de algunos le muestro unas imágenes de la simulación (sin transformador) para que se puedan dar una idea de como es que salen las señales y les dejo la liga del la simulación que se realizo con ayuda del programa Proteus.

http://www.4shared.com/file/q7zIlX58/simulacion_fuente.html

http://letitbit.net/download/21115.2d01bb09fb8f562d6aa4e69f1fb1/simulacion_fuente.DSN.html


como se puede ver en la imagen solo estoy ocupando dos diodos lo que me hace que se filtre la mitad de la señal (filtro de media onda) pero la conexión seria la misma a la salida del transformador reductor con lo cual se haria un rectificador de onda completa.

la verdad es que me hace falta aprender un poco mas sobre simuladores pero se trata de hacer lo mejor espero esto resuelva sus dudas.


existen varios empaquetados del regulador de tensión LM-317 y la letra final especifica este empaquetado como se ve en la siguiente imagen.