TRANSFORMADORES-RELES E INTERUPTOR MAGNETICO
UNMSM FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS2
2015
TRANSFORMADORES-RELES E INTERUPTOR MAGNETICO
INTEGRANTESRODRIGUEZ SOLIS LAURA 14200152SULCA TITO LISSETH
14200158SALAZAR OLARTE PAUL14200155URUCHI ACHO ERIKA 14200118VARGAS
QUISPE EDGAR 14200172 VILCACURI HUAMANI ELIZABETH14200121
Transformadores - Reles e Interruptor Magntico
Transformador
El transformador es una de las ms importantes aplicaciones
tcnicas de la induccin. Se puede encontrar en todos los tamaos,
como transformador de alta tensin, en la transmisin de energa, o
como transformador de baja tensin, prcticamente, en todos los
aparatos que se alimentan con la tensin de la red. Los
transformadores slo se pueden operar bsicamente con corriente
alterna. Entre las funciones que cumplen se encuentran: Transmisin
de energa Un transformador puede transportar energa, con pocas
prdidas, de un nivel de tensin aotro. Adaptacin de tensin Un
transformador convierte tensiones, es decir, transforma tensiones
en otras mayores o menores. Separacin segura de la tensin de la red
Con frecuencia, la funcin principal de un transformador consiste en
la separacin de circuitos elctricos.Por ejemplo, dado que la tensin
de 230 V es peligrosa, la mayora de los transformadores para
equipos vienen diseados como transformadores de separacin, con dos
devanados separados, que producen un aislamiento galvnico entre el
lado "peligroso" y el "no peligroso". Tambin existen los
llamadosautotransformadores que, a diferencia de los
transformadores de separacin, slo poseen un devanado y no producen
ningn aislamiento.
Principio del transformador
Por lo general, los transformadores constan de devanados
acoplados magnticamente.Se diferencia entre el devanado primario,
es decir, el que consume potencia elctrica, y el devanado
secundario, es decir, el que entrega potencia elctrica. Igualmente,
de modo anlogo se habla de Tensin primaria u1 y secundaria u2
Corriente primaria1 y secundaria i2 Nmero de espiras del devanado
primario n1 y del secundario n2Los transformadores tienen diversas
formas. En los pequeos transformadores monofsicos, como el que se
muestra en el ejemplo, ambos devanados se encuentran arrolladosen
un slo lado del ncleo de hierro. Con esto se logra que el flujo
magntico generado por una bobina se transmita casi por completo a
la otra bobina. Las lneas de campo se encuentran prcticamente
dentro del ncleo, la dispersin es mnima y el circuito magntico se
cierra a travs de los otros lados exteriores . Si por el devanado
primario circula una corriente, debido a la variacin del flujo
magntico en el tiempo, en el devanado secundario se inducir una
tensin. La relacin entre las dos tensiones corresponder a la
existente entre el nmero de espiras de los devanados. Las
corrientes, al contrario, tienen una relacin inversamente
proporcional a la de los devanados: Comportamiento
El transformador no se puede considerar de ningn modo como un
componente ideal,carente dedispersin y prdidas. En la prctica se
determinan prdidas que se manifiestan en el calentamiento del
transformador. Las causas de esto son: Prdidas en los devanados
debidas a la resistencia del alambre de cobre Prdidas en el hierro
debidas a corrientes parsitas y prdidas por histresis, causadas por
la inversin magntica del hierroPara reducir estas prdidas, el ncleo
del transformador se construye de capas de chapas individuales,
aisladas entre s. Esto evita considerablemente la formacin de
corrientes parsitas. La chapa del transformador se construye de
material magntico suave, con una curva de histresis angosta. Las
prdidas resistivas son la causa especial de que la tensin
secundaria del transformador con carga no permanezca constante,
sino que descienda. Este fenmeno se aprecia ms en los
transformadores pequeos, que poseen devanados de alambre de cobre
delgado.
Transformador sin ncleo y con ncleo
Se estudiar la transmisin de energa en un transformador con y
sin ncleo de hierro y se conocer el efecto importante que tiene
dicho componente.
Monte el siguiente arreglo experimental.Abra el instrumento
virtual generador de funcionespulsando sobre la imagen del
instrumento.Realice los siguientes ajustes: Forma de la curva SINUS
Frecuencia en 500Hz Amplitud 1:1 y 100%
Active el botn POWER y observe la luminosidad de la
lmpara.Apague de nuevo el botn POWER del generador de
funciones.Pulse a continuacin STEP2, en la animacin, y complemente
el transformador, como se indica, con el ncleo de hierro. Conecte
de nuevo el generador de funciones y observe la luminosidad de la
lmpara. Cmo se comporta la lmpara en el devanado secundario de un
transformador con y sin ncleo? Con el ncleo, la lmpara no se
enciende.
Con el ncleo, la lmpara se enciende.
Sin el ncleo, la lmpara se enciende ms claramente.
Correcto!
Final del formularioPrincipio del formularioEn el transformador,
qu influencia ejerce un ncleo de hierro sobre la transmisin de
energa?El ncleo de hierro hace que el transformador sea ms pesado y
ms estable.
El ncleo de hierro procura un buen acoplamiento magntico entre
el devanado primario y el secundario.
La mayor parte de las lneas del campo magntico pasan por el
interior del ncleo de hierro.
Gracias al ncleo de hierro, el flujo magntico generado por el
devanado primario se conduce a travs del secundario.
El ncleo de hierro protege los devanados contra daos
mecnicos.
Relacin de transformacin
Se aplicar una tensin alterna al transformador; se medir con el
voltmetro la amplitud de las tensiones primarias y secundarias y se
calcular la relacin de transformacin.
Monte el siguiente arreglo experimental:Abra el instrumento
virtual voltmetro A pulsando sobrela imagen. Realice los siguientes
ajustes: Rango: 5 V, DC Display digital Conmutador giratorio en RMS
(valor eficaz)
Final del formularioPrincipio del formularioFinal del
formularioPrincipio del formularioCul afirmacin sobre la relacin de
transformacin del transformador es correcta?Las tensiones se
comportan casi de igual manera que
Final del formularioPrincipio del formularioPor qu razn, la
tensin de salida es menor que lo esperadode acuerdo conla relacin
entre el nmero de espiras de los devanados?
Porque el flujo magntico de dispersin hace que disminuya el
flujo del devanado secundario.
La tensin del secundario se reduce debido a inexactitudes en la
medicin.
Porque los devanados del transformador estn mal arrollados.
Porque el ncleo desarmable tiene un entrehierro muy grande, y
esto hace que se presente flujo de dispersin.
Transformador con carga
Se aplicar una carga a un transformador y se medir la tensin del
secundario mientras se aumenta la carga. Los valores medidos se
anotarn en una tabla y se representarn grficamente.
Monte el siguiente arreglo experimental:Abra el instrumento
virtual voltmetro Apulsando sobrela imagen. Realice los siguientes
ajustes: Rango: 5 V, DC Display digital Conmutador giratorio en RMS
(valor eficaz)
Abra el instrumento virtual voltmetroB pulsando sobre la imagen.
Realice los siguientes ajustes: Rango:2 V, DC Display digital
Conmutador giratorio en RMS (valor eficaz)
Abra el instrumento virtual generador de funciones pulsando
sobre la imagen. Realice los siguientes ajustes: Forma de la curva
SINUS Frecuencia 50Hz Amplitud 1:1 y 40%
Conecte el generador de funciones accionando el botn
POWER.Cargue el transformador con los valores de resistencias
indicados en la tabla. En la animacin slo se muestra el primer
caso, esto es,una carga de 100 Los otros casos se obtienen
conectando en serie y en paralelo las dos resistencias de 100 . El
valor 9999 representa el caso a circuito abierto, es decir, sin
carga. El valor de 10 se obtiene aproximadamente con la lmpara.
Lea los valores medidos en el voltmetro B y antelos en la
tabla.
Principio del formularioCompare los valores medidos
representados en su diagrama con la siguiente seleccin. Cul
diagrama es correcto?
Final del formularioPrincipio del formularioCul afirmacin sobre
un transformador es correcta?La tensin de salida disminuye cuando
la carga resisitiva aumenta.
La tensin de salida aumenta cuando la carga resistiva
disminuye.
La tensin de salida aumenta cuando la carga resistiva
disminuye.
Test de conocimientos sobre el transformador
Principio del formularioEn qu se distinguen el devanado primario
y el secundario del transformador?El devanado secundario tiene,
bsicamente, menos espiras.
El devanado primario consume potencia
El devanado secundario consume potencia
Final del formularioPrincipio del formularioCmo se comportan la
tensin y la corriente en un transformador por cuyo devanado
primario circula corriente alterna? Las tensiones primaria y
secundaria se comportan de igual manera que el nmero
correspondiente de espiras de los devanados.
Las corrientes primaria y secundaria se comportan de manera
inversa al correspondiente nmero de espiras de los devanados.
Final del formularioPrincipio del formularioLos transformadores
no son componentes ideales. En la prctica se presentan los
siguientes problemas: Enfriamiento
Calentamiento debido a las prdidas
Prdidas en el hierro del ncleo debido a corrientes parsitas
Prdidas en los devanados debido a la resistencia del alambre de
cobre
Mal acoplamiento entre los devanados debido a la dispersin
Sensibilidad a los golpes
Final del formularioPrincipio del formularioEn un transformador
con carga resistiva:la tensin del secundario disminuye.
la tensin del secundario aumenta.
la tensin del secundario permanece constante.
Rels Magnticos
En 1837, cuandoSamuel Morse pudo hacer funcionar su telgrafo de
registro de seales, desarrollado con elelectroimn creado por J.
Henry en 1824, fue elmomento en el que naci el rel. Su nombre se
deriva del francs y al comienzo se utiliz en las comunicaciones
para la retransmisin de mensajes, de modo similar a las estaciones
de relevos (relais) propias dela poca en queel correo era
transportado por diligencias tiradas por caballos. En la era de los
bits y los Bytes se podra pensar que los rels electromecnicos
estaran pasados de moda. Pero en la realidad, hoy en da se fabrican
ms rels que nunca antes. El rel es, en principio, un conmutador
que, con una corriente elctrica de muy baja potencia, acciona
contactos conmutadores quepueden conectarpotencias mayores. Los
rels existen en muchas formas: astable o monoestable (regresan a la
posicin inicial) biestables, conocido tambin como conmutador de
control remoto con diferentes cantidades de contactos de conmutacin
rels temporizadores (excitacin o desexcitacin con retardo) para
diferentes tensiones de mando para diferentes corrientes de
conmutacinPrincipio
El principio de un rel es bien sencillo. Pulse el botn ON de la
animacin y observe lo que sucede. Sobre un aislante (verde) y un
ncleo de hierro se encuentra arrollada una bobina. Si al conectar
el rel, la corriente circula por la bobina, se genera un flujo
magntico, cuyas lneas transcurren bsicamente a travs del ncleo de
hierro. El circuito magntico se cierra a travs del hierro exterior
y la armadura que se puede ver arriba. El campo magntico produce
una fuerza de atraccin sobre una armadura. En la armadura se
encuentran los contactos de conmutacin fijados con aislante. La
armadura es mvil y la fuerza de atraccin magntica la desplaza hacia
la bobina con ncleo de hierro. Los contactos se accionan debido al
movimiento de la armadura, el circuito elctrico principal se cierra
y la lmpara se enciende. De la misma manera se puede construir un
interruptor o un conmutador . Al suspenderse la corriente de
excitacin, en los rels monoestables, la fuerza de un resorte
procura que el contacto retorne a su posicin inicial. Conectar el
rel
Se aplicar una tensin al devanado de excitacin del rel. Con el
contacto de conmutacin se encender una lmpara en el circuito
elctrico principal.Monte el siguiente arreglo experimental.Abra y
cierre varias veces la ltima conexin y observe lo que sucede
(tambin dentro del rel).Principio del formularioQu sucede despus de
que el rel se conecta a la tensin de alimentacin?El rel
La lmpara
El inducido con los contactos
Punta de induccin
Se conectar y desconectar el rel y se observar lo que sucede al
desconectarlo. A continuacin se repetir el experimento con el diodo
de va libre y se advertir la diferencia.Monte el siguiente arreglo
experimental.Abra y cierre varias veces la conexin con la
alimentacin de tensin de 5V y observe el comportamiento de la
lmpara fluorescente.Nota: La lmpara se utilizar solamente como
indicador de "alta tensin". La lmpara se enciende slo a aprox. 110
V, por debajo de esta tensin permanece oscura.Las lmparas
fluorescentes no se iluminan mediante un alambre metlico
incandescente, sino que lo hacen debido atomos de gases(como el
nen) que se excitan y resplandecen, y se encuentran entre dos
electrodos colocados frente a frente. La corriente es transportada
de un electrodo a otro por el gas que se ha convertido enconductor
(gas ionizado).Principio del formularioCmo se comporta una lmpara
de efluvios conectada en paralelo al devanado excitador del rel?Se
enciende brevemente al momento de conectar la tensin.
Se ilumina siempre.
Se ilumina al momento de desconectar la tensin.
Se ilumina siempre que el rel est conectado.
No se enciende nunca.
Final del formularioPrincipio del formularioCul es la razn para
que la lmpara conectada en paralelo al devanado de excitacin del
rel se ilumine brevemente?Histresis del ncleo de hierro
Interferencias en la tensin de experimentacin
Autoinduccin al desconectar la corriente
Disipacin de la energa electromagntica almacenada
La tensin es mayor a 110 V por un breve instante
Final del formularioPrincipio del formularioFinal del
formulario
Incluya el diodo de va libre y repita el experimento. La
animacin muestra la manera en que se debe conectar el diodo por
medio de un puente; pulse sobre el botn con el diodo para
observarlo.Principio del formularioCmo se comporta una lmpara de
efluvios conectada en paralelo al devanado de excitacin del rel con
diodo de va libre? Parpadea brevemente durante la conexin.
Se ilumina siempre.
Se ilumina brevemente durante la desconexin.
Se ilumina siempre que el rel est conectado.
No se enciende nunca.
Final del formularioPrincipio del formularioCul es la razn de la
ausencia de una punta de induccin al desconectar un rel con diodo
de va libre? La punta de tensin se filtra
La corriente puede continuar circulando brevemente en el
devanado de excitacin
No se presenta autoinduccin al desconectar la corriente
Disipacin de la energa electromagntica almacenada en el circuito
del diodo de va libre
Final del formulario
Test de conocimientos sobre el rel
Principio del formularioLos rels trabajan
...paramagnticamente
slo mecnicamente
electromecnicamente
Final del formularioPrincipio del formularioComplemente las
afirmaciones sobre el rel:El devanado de excitacin genera un flujo
magntico en un
El flujo magntico mueve un
El circuto principal de corriente est aislado del hierro por
medio de un
El rotor mvil activa un
Final del formularioPrincipio del formularioEl diodo de va
libre, conectado en antiparalelo al devanado excitador de un rel,
sirve para generar una punta de induccin durante la desconexin
eliminar una punta de induccin durante la desconexin
eliminar una punta de induccin durante la conexin
generar una punta de induccin durante la conexin
Final del formularioPrincipio del formularioCules de las
afirmaciones sobre el autoenclavamiento del rel son correctas? El
autoenclavamiento sirve para facilitar la fijacin del rel a una
pared
Para el accionamiento del rel se requieren dos interruptores
Para el accionamiento del rel se requieren dos pulsadores
Por medio del autoenclavamiento, el rel puede almacenar su
estado de conmutacin
Para el autoenclavamiento slo se requiere un contacto
principal
Para el autoenclavameinto, adems del contacto principal, se
requiere un contacto auxiliar
Final del formulario
Experimento de interruptor de lminas
Se observar el funcionamiento de un interruptor de lminas. Para
esto se montar un circuito elctrico con una lmpara, que seencendery
apagar por medio de un interruptor de lminas cuando un campo
magntico acte sobre el interruptor.Monte el siguiente arreglo
experimental.Saque de su soporte los dos imanes permanentes.Pase
uno de los imanes cerca del interruptor de lminas y observe el
comportamiento del interruptor cuando se pasa el imn en diferentes
posiciones, como se describe a continuacin: Vertical: polo norte
hacia abajo Vertical: polo sur hacia abajo Horizontal: polo norte
hacia la izquierda Horizontal: polo sur hacia la izquierdaPrincipio
del formularioCules afirmaciones sobre los puntos de conmutacin se
confirman con el experimento? Si un polo pasa cerca del interruptor
de lminas, aparece un punto de conmutacin.
Si el imn pasa horizontalmente, cerca del interruptor de lminas,
aparece un punto de conmutacin.
Si el imn pasa horizontalmente, cerca del interruptor de lminas,
aparecen dos puntos de conmutacin
Si un polo pasa cerca del interruptor de lminas, aparecen dos
puntos de conmutacin
Final del formularioPrincipio del formularioReacciona el
interruptor de lminas con mayor sensibilidad (incluso con
distancias mayores) cuando se acerca el imn vertical u
horizontalmente? Es ms sensible al acercar el imn
horizontalmente
Es ms sensible al acercar el imn verticalmente
No hay diferencia
Test de conocimientos sobre interruptor de lminas
Principio del formularioLos rels de lminas (reed) reaccionan
ante luminosidad
distancias
campos magnticos
Final del formularioPrincipio del formularioComplemente las
afirmaciones sobre los interruptores de lminas:Los interruptores de
lminas trabajan de manera
Los contactos se producen de manera
Final del formularioPrincipio del formularioEl polo sur de un
imn pasa delante del interruptor de lminas. Cuntos puntos de
conmutacin aparecen?un punto de conmutacin
dos puntos de conmutacin
Final del formularioPrincipio del formularioQu aplicaciones
tiene el interruptor de lminas (reed)?Registro de posiciones sin
contacto
Miniinterruptores encapsulados que puedan operar en ambientes
difciles
Interruptor para corrientes elevadas
Principio del formulario
Final del formularioPrincipio del formulario
CUESTIONARIO1-Cuntos puntos de conmutacin aparecen?Solo dos
puntos de conmutacin.
2-Qu aplicaciones tiene el interruptor de laminas (reed)?
Los reed switch son utilizados ampliamente en el mundo moderno
como partes de circuitos elctricos. Un uso muy extendido se puede
encontrar en los sensores de las puertas y ventanas de las alarmas
antirrobo, el imn va unido a la puerta y el reed switch al marco.
En los sensores develocidadde lasbicicletasel imn est en uno de los
radios de la rueda, mientras que el reed switch va colocado en la
horquilla. Algunostecladosdecomputadorasson diseados colocando
imanes en cada una de las teclas y los reed switch en el fondo
delplaca, cuando una tecla es presionada el imn se acerca y activa
sus reed switches. Actualmente esta solucion es obsoleta, usandose
interuptores capacitivos que varian la condicion de un circuito
resonante.Los reed switch tambin tienen desventajas, por ej sus
contactos son muy pequeos y delicados por lo cual no puede manejar
grandes valores de tensin o corriente lo que provoca chispas en su
interior que afectan su vida til. Ademas, grandes valores de
corriente pueden fundir los contactos y el campo magnetico que se
genera puede llegar a desmagnetizar las contactos
CONCLUSIONES
Pudimos deducir que los resultados numricos tericos no esta tan
distantes de la realidad, sino que solo existen pequeas diferencias
producidas por ciertas perdidas que en muchas ocasiones no se
tienen en cuenta a la hora de analizar las respectivas respuestas
puesto resultara muy complicado tener en cuenta esas perdidas,
adems se pudo aplicar la identificacin de la polaridad de los
devanados del transformador, comprobando as los conceptos tericos
con la practica.
Se ha podido comprobar mediante la prctica que el rel puede ser
muy til en procesos industriales, ya que por ejemplo en el caso de
que se fuera la luz y un motor o una mquina de alto consumo se
quedase en marcha, con un sistema de enclavamiento al volver la luz
no habra gasto en electricidad, y esto se notaria sustancialmente
en los gastos energticos.
Tambin hemos podido ver como un rel puede funcionar como una
especie de interruptor, pero un poco ms sofisticado, ya que un
interruptor se acta sobre el de forma manual; mientras que un rel
cambia su estado por medio de un campo magntico, creado por la
bobina alimentada.
