UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

INFORME DE LABORATORIO DE FISICA 3

Tema:

Transformadores Reles e Interruptores MagnticosProfesor:

Julio Fabian

Curso:

Laboratorio de Fsica III

Integrantes:

Palomino Mendoza, Pablo

06130145Samam Martinez, Joan Manuel06130141Urco Gonzales, Steven

06130133Ludea Meza, Jose Manuel

10190180

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TRANSFORMADOREl 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:

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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 hierro

Para 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.

1. Transformador sin Ncleo y con Ncleo.

Monte el siguiente arreglo experimental.

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.

1. Cmo se comporta la lmpara en el devanado secundario de un transformador con y sin ncleo?

Con el ncleo, la lmpara se enciende.2. En el transformador, qu influencia ejerce un ncleo de hierro sobre la transmisin de energa?

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.2. Relacin de Transformacin

Principio del formulario

Lea ambos instrumentos y transfiera los valores:

Voltmetro A: tensin primaria UPRIM = 1,77 V -----200 espirasVoltmetro B: tensin secundaria USEC = 0,77 V 100 espiras

Final del formulario

Principio del formulario

Final del formulario

Vare el nmero de espiras del transformador n1 = 400, n2 = 200. La animacin STEP2 muestra la manera de hacerlo.

Principio del formulario

Lea ambos instrumentos y transfiera los valores:

Voltmetro A: tensin primaria UPRIM = 1,78 VVoltmetro B: tensin secundaria USEC =0,82 V

Final del formulario

Principio del formulario

Calcule:

Tensin primaria/ tensin secundaria: UPRIM / USEC= 2,17Espiras del primario/ espiras del secundario n1 / n2= 2

Final del formulario

Principio del formulario

Cul afirmacin sobre la relacin de transformacin del transformador es correcta?

Las tensiones se comportan casi de igual manera que el nmero de espiras correspondientesFinal del formulario

Principio del formulario

Por 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.

Porque el ncleo desarmable tiene un entrehierro muy grande, y esto hace que se presente flujo de dispersinFinal del formulario

3. Transformador con Carga

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.

R / [Ohm]U2 / [V]

9999,01,32

200,001,28

100,001,23

50,001,15

10,001,06

Cul afirmacin sobre un transformador es correcta?

La tensin de salida aumenta cuando la carga resistiva disminuye.

CUESTIONARIO. (Transformador)1. En qu se distinguen el devanado primario y el secundario del transformador? a) El devanado secundario tiene, bsicamente, menos espiras.b) El devanado primario consume potencia.

c) El devanado secundario consume potencia.2. Cmo se comportan la tensin y la corriente en un transformador por cuyo devanado primario circula corriente alterna?a) Las tensiones primaria y secundaria se comportan de igual manera que el correspondiente nmero de espiras de los devanados.b) Las corrientes primaria y secundaria se comportan de manera inversa al correspondiente nmero de espiras de los devanados.3. Los transformadores no son componentes ideales. En la prctica se presentan los siguientes problemas:

a) Enfriamiento

b) Calentamiento debido a las prdidas

c) Prdidas en el hierro del ncleo debido a corrientes parsitas

d) Prdidas en los devanados debido a la resistencia del alambre de cobre.

e) Mal acoplamiento entre los devanados debido a la dispersin.

f) Sensibilidad a los golpes.

4. En un transformador con carga resistiva...

a) La tensin del secundario disminuye.

b) La tensin del secundario aumenta.

c) La tensin del secundario permanece constante.

RELEES MAGNTICOS1. FUNDAMENTO TERICO.-

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:

estable 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 conmutacin

2. CONECTAR EL RELEE

Qu sucede despus de que el rel se conecta a la tensin de alimentacin?

El rel emite un sonido de clic. La lmpara se enciende. El inducido con los contactos se mueve.Diodo de Va Libre

El devanado de excitacin de un rel representa una inductancia.

Tras la conexin, en el instante t1, en el devanado, se presenta la tensin de la batera.

Al desconectar la corriente de excitacin, en el instante t2, la energa elctrica almacenada en la inductancia causa una punta de tensin negativa.

Las puntas de tensin pueden adoptar valores elevados y causar interferencias o incluso el dao de los componentes electrnicos conectados. Por esta razn, se las debe evitar.

Con una medida tcnica sencilla, el diodo de va libre, se pueden suprimir completamente estas puntas de tensin.

El diodo de va libre permite que, tras la desconexin de la batera, la corriente siga circulando brevemente, disipando la energa electromagntica acumulada, sin que se presenten las puntas de tensin.

Observe el circuito de conmutacin y la forma de la tensin al conectar y desconectar. Pulsando el botn verde, el circuito se complementar con un diodo de va libre.

3. PUNTA DE INDUCCION

a. Cmo se comporta una lmpara de efluvios conectada en paralelo al devanado excitador del rel?Se ilumina al momento de desconectar la tensin.

b. Cul es la razn para que la lmpara conectada en paralelo al devanado de excitacin del rel se ilumine brevemente?

Autoinduccin al desconectar la corriente

Disipacin de la energa electromagntica almacenada.

La tensin es mayor a 110 V por un breve instante

c. Cmo se comporta una lmpara de efluvios conectada en paralelo al devanado de excitacin del rel con diodo de va libre?

No se enciende nunca.d. Cul es la razn de la ausencia de una punta de induccin al desconectar un rel con diodo de va libre?

La corriente puede continuar circulando brevemente en el devanado de excitacin

Disipacin de la energa electromagntica almacenada en el circuito del diodo de va libre

4. EXPERIMENTO DE INTERRUPTOR DE LAMINAS

Los interruptores de lminas constan de dos contactos de muelle, muy cercanos, colocados dentro de un cuerpo de vidrio. Si el tubito de vidrio se encuentra cerca de un campo magntico, los contactos adoptan polaridades distintas y se cierran abruptamente. De este modo se establece la conexin elctrica entre ambos contactos.

Los interruptores de lminas se comportan de diferente manera, segn sea el modo en que se acerca el imn al tubo.

Arriba: Se encuentran presentesdos campos para dos puntos de conmutacin. En la mitad del tubo los contactos permanecen abiertos.

Abajo: El campo se encuentra en la mitad del tubo. El interruptor de lminas slo tiene un punto de conmutacin.

a) Cules afirmaciones sobre los puntos de conmutacin se confirman con el experimento?

Si el imn pasa horizontalmente, cerca del interruptor de lminas, aparece un punto de conmutacin.

Si un polo pasa cerca del interruptor de lminas, aparecen dos puntos de conmutacin

b) Reacciona 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

5. CUESTIONARIO

El polo sur de un imn pasa delante del interruptor de lminas.

a. Cuntos puntos de conmutacin aparecen?

Dos puntos de conmutacin

b. Qu aplicaciones tiene el interruptor de lminas (reed)?

Registro de posiciones sin contacto

Mini interruptores encapsulados que puedan operar en ambientes difciles