INDUCTORES E INDUCTANCIA

Integrantes:

Álvarez Gijón Nayeli Rubí.

Garcia Martinez Miguel Angel.

Morales González Yahir

Romero Aguilar Irving Emanuel.

Santos Garrido Diana Karen.

Vilchis García Gael Alejandro

 

¿QUE ES UN INDUCTOR O BOBINA?

La bobina o inductor es un componente pasivo hecho de un alambre aislado que por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético, por un fenómeno llamado autoinducción. El inductor es diferente del condensador / capacitor, que almacena energía en forma de campo eléctrico.

APLICACIONES DE LAS BOBINAS

Este componente almacena energía en forma de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha (ver electromagnetismo – segunda ley de la mano derecha).

Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro de este y cierra su camino por su parte exterior.

 

 

INDUCTANCIA EQUIVALENTE EN SERIE

Sí se colocan inductores lo suficientemente separados de manera que no interactúen electromagnéticamente sus valores pueden combinarse de la misma manera que las resistencias.

Inductancia mutua: Si 2 bobinas conectadas en serie se colocan cercanas entre sí de manera que sus líneas de campo magnético se entrelacen su fórmula de calcularse cambia.

INDUCTANCIA EQUIVALENTE EN PARALELO

Fórmula para calcular la inductancia total de una conexión en paralelo.

En caso de que se tengan 2 bobinas en paralelo

RELEVADOR.

Un relevador es un interruptor que puede ser controlador eléctricamente. Este dispositivo también puede entenderse como un controlador electromecánico. Fue inventado por el científico estadounidense Joseph Henry quien descubrió el fenómeno electromagnético de auto inductancia e inductancia mutua. Este principio le permitió crear un tipo de electroimán que al activarse puede controlar a un interruptor, este es el principio del relevador.

Los elementos principales de un relevador son: (1) bobina de cobre, (2) núcleo de hierro, (3,4) balancín, (5,6 y 7) contactos. Cuando una corriente eléctrica se hace pasar por la bobina esta induce un campo magnético que permite que el núcleo de hierro actué como un electroimán lo que hace que el elemento enumerado como (3) y (2) se conecten haciendo subir o bajar el balancín (4). Este efecto permite abrir o cerrar el paso de corriente por los contactos 5, 6 y 7. Siendo e contacto (5) llamado común, el (6) el contacto normalmente cerrado y el (7) el contacto normalmente abierto.

Un relevador funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.

Las hojas de datos técnicas de un relevador van a introducirnos con la siguiente simbología. Esta, está relacionada con el tipo de contactos que tiene un relevador. Vamos a comenzar con los siguientes acrónimos:

SPST – Este dado por las siglas en inglés para Single-Pole Single-Thurow que en español se traduce como un sólo polo o polo sencillo y un solo tiro. Si al final puede decir «NO» (Normally-Open – Normalmente-Abierto) y NC (Normally-Cosed, Normalmente-Cerrado)

SPDT – (Single-Pole Double-Throw — Un-Polo y Dos-Tiros). Este sería el relevador más común en las prácticas de electrónica siendo estudiante. Significa que existe un contacto común y dos opciones, un contacto cerrado o uno abierto. Cuando se activa el abierto se cierra y el cerrado se abre.

DPST – (Doublé-Pole Single-Thurow — Dos-Polos y Un-Tiro). Dos contactos bajo la activación de la misma bobina. Puede tener los tiros normalmente abiertos o normalmente cerrados (NO o NC).

DPDT – (Doublé-Pole Double-Throw — Doble-Polo y Doble-Tiro). Dos comunes separados con dos contactos cada uno, uno normalmente abierto y el otro normalmente cerrado.

CARACTERISTICAS Y ESPECIFICACIONES DE LOS RELEVADORES.

o   Permite el control de un dispositivo a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar.

o   Es activado con poca corriente, sin embargo, puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente.

o   Con una señal de control, puedo controlar varios relés a la vez.

o   Tipo de carga: (1) Inductiva o (2) Resistiva. Por ejemplo, un motor es una carga inductiva y un foco incandescente es una carga resistiva. Un foco ahorrador es una carga inductiva y así sucesivamente.

o   Potencia de la carga. Para circuitos de corriente continua (VDC) la potencia se calcula como P = VI, voltaje multiplicado por la corriente. Para circuitos de corriente alterna (VAC) se debe de tomar en cuenta que el voltaje y la corriente varían con el tiempo. Así para circuitos de AC la potencia instantánea se calcula como:

o   En el caso de los relevadores mecánicos es importante conocer el voltaje de la bobina. Si por ejemplo la bobina es de 12VDC entonces no podremos hacer la activación vía Arduino directamente.

o   Ruido inducido. La activación mecánica de algunos relevadores puede generar ruido eléctrico en las etapas digitales sensibles. Entonces si tu diseño es muy sensible puedes optar por relés no mecánicos.

o   Energía de activación. Pueden consumir una cantidad considerable de corriente en la activación, comparándolo con algún otro actuador como leds o etapas digitales. Si tu aplicación requiere trabajar con una fuente de energía limitada tienes que considerarlo.

o   Los relevadores principalmente se usan en sistemas que requieran controlar una carga o usar un interruptor que pueda ser controlado eléctrica o mecánicamente. Una de las aplicaciones originales fue usarlos para diseñar máquinas de estado finito o autómatas. Una de las aplicaciones actuales es el de controlar cargas inductivas o resistivas mediante pulsos de control digital.

 ¿CÓMO CONECTAR UN RELEVADOR?

Como sabemos, comúnmente el relevador más común tiene cinco terminales.

Primero debemos identificar las cinco terminales, las cuales se identifican con los números 87, 87a, 86, 85 y 30.

Las terminales 86 y 85 se usan para activar al electroimán, 30 es la terminal común, 87 es la terminal comúnmente abierta y 87a es la terminal comúnmente cerrada.

Ahora bien, ya que tenemos identificado cada terminal procederemos a conectarlos.

·        La parte positiva de la batería se conecta con la terminal 30 y se puentea con la terminal 86.

·        La parte negativa de la batería se conecta con la terminal 85 (de esta forma alimentamos al electroimán), así mismo también se puentea con la parte negativa del objeto de deseamos alimentar.

·        La terminal 87 se conecta con la parte positiva del objeto que deseamos alimentar.

En este caso usaremos un LED rojo como el objeto que deseamos alimentar.

También se puede alimentar otro dispositivo (un foco, por ejemplo), usando la terminal 87a, siguiendo casi los mismos pasos, la diferencia seria en que, en este nuevo dispositivo, su lado positivo seria conectado a la terminal 87a, su lado negativo también puentea al lado negativo de la batería.

Por último, se le agrega un switch a la conexión del lado negativo de la pila a la terminal 85, de esta forma al encender el circuito, con el switch abierto, se prendera el foco; al cerrar el switch y energizar el electroimán la corriente se desviará hacia el LED rojo.

Cabe aclarar que dependiendo el uso que le vallas a dar va a variar la forma de conexión, pero esta es una forma fácil entender como conecta un relevador.

 

Transformador eléctrico

Un transformador eléctrico es una maquina que, basándose en los principios de inducción electromagnética transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin cambiar la frecuencia. La transferencia se lleva a cabo con el cambio de voltaje y corriente. Un transformador aumenta o disminuye la corriente alterna cuando es necesario. Estas maquinas nos ayudan a mejorar la seguridad y eficiencia de los sistemas de energía durante su distribución y regulación a través de largas distancias.

CARACTERISTICAS Y ESPECIFICACIONES DE LOS TRANSFORMADORES ELECTRICOS

Características principales de un transformador

Todos los transformadores comparten varias características sin importar su tipo:

ü La frecuencia de energía de entrada y salida es la misma.

ü Todos se rigen por las leyes de la inducción electromagnética.

ü Las bobinas primarias y secundarias no cuentan con conexión eléctrica (excepto por los transformadores automáticos). La transferencia de energía se lleva a cabo por el flujo magnético.

ü Las partes móviles no son requeridas para transferir energía, por lo que no existe fricción o pérdidas en el devanado como en otros dispositivos eléctricos.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS TRANSFORMADORES.

Por lo general, todos los transformadores trifásicos utilizados en los CT reúnen una serie de características comunes independientemente del tipo de transformador que sea. Las características más importantes en este aspecto son:

- Tensión primaria: es la tensión a la cual se debe alimentar el transformador, dicho en otras palabras, la tensión nominal de su bobinado primario. En algunos transformadores hay más de un bobinado primario, existiendo en consecuencia, más de una tensión primaria.

- Tensión máxima de servicio: es la máxima tensión a la que puede funcionar el transformador de manera permanente.

- Tensión secundaria: si la tensión primaria es la tensión nominal del bobinado primario del transformador, la tensión secundaria es la tensión nominal del bobinado secundario. Este parámetro debe ser un valor da baja tensión, normalmente 400 V entre fases.

- Potencia nominal: es la potencia aparente máxima que puede suministrar el bobinado secundario del transformador. Este valor se mide en kilovoltio amperios (KVA), siendo las más usuales de 63, 100, 200, 400 y 630 KVA.

- Relación de transformación: es el resultado de dividir la tensión nominal primaria entre la secundaria.

- Intensidad nominal primaria: es la intensidad que circula por el bobinado primario, cuando se está suministrando la potencia nominal del transformador. Dicho en otras palabras, es la intensidad máxima a la que puede trabajar el bobinado primario del transformador.

- Intensidad nominal secundaria: al igual que ocurría con la intensidad primaria, este parámetro hace referencia a la intensidad que circula por el bobinado secundario cuando el transformador está suministrando la potencia nominal.

- Tensión de cortocircuito: hace referencia a la tensión que habría que aplicar en el bobinado primario para que, estando el bobinado secundario cortocircuitado, circule por éste la intensidad secundaria nominal. Se expresa en porcentaje.

 -Grupo de conexión: indica la forma de conexión del bobinado primario y secundario (estrella, triángulo o zig zag). Se indica mediante dos letras, una mayúscula para el bobinado primario y otra minúscula para el bobinado secundario, utilizándose las letras que se indican en la siguiente tabla:

- Índice horario: representa el desfase existente entre la tensión primaria y la secundaria. Se representa mediante un número obtenido de colocar los vectores de tensión como si fueran las agujas de un reloj.

ESPECIFICACIONES:

Usos de un transformador eléctrico

ü Disminuir o aumentar el nivel de voltaje en un circuito de corriente alterna.

ü Subir o bajar el valor de un inductor o capacitor en un circuito de corriente alterna.

ü Prevenir el paso de corriente continua de un circuito a otro.

ü Aislar dos circuitos eléctricos.

ü Intensificar el nivel de voltaje en el sitio de la generación de energía antes de que ocurra la transmisión y distribución.

ü Las aplicaciones comerciales de un transformador eléctrico incluyen estaciones de bombeo, vías de ferrocarril, establecimientos industriales y comerciales, molinos, y unidades de generación de energía.

 

COMO UTILIZAR UN TRANSFORMADOR REDUCTOR

Transformadores eléctricos reductores.

Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación con el voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al secundario.

Cualquier transformador elevador puede actuar como reductor, si lo conectamos al revés, del mismo modo que un transformador reductor puede convertirse en elevador.

Transformador reductor

Un transformador en el que la salida (secundaria). el voltaje es menor que su voltaje de entrada (primario) se llama transformador reductor. El número de vueltas en el primario del transformador es mayor que el giro en el secundario del transformador, es decir, T₂ <T₁. El transformador reductor se muestra en la siguiente figura.

La relación de giro de voltaje del transformador reductor es de 2: 1. La relación de giro de voltaje determina la magnitud de las transformaciones de voltaje de los devanados primarios al secundario del transformador.

El transformador reductor se compone de dos o más Bobina enrollada en el núcleo de hierro del transformador. Funciona sobre el principio de inducción magnética entre las bobinas. La tensión aplicada al primario de la bobina magnetiza el núcleo de hierro que induce los devanados secundarios del transformador. De este modo, la tensión se transforma desde el devanado primario al secundario del transformador.

Aplicaciones - Se utiliza para el aislamiento eléctrico, en una red de distribución de energía, para controlar los electrodomésticos, en un timbre, etc.

TRANSFORMADOR ELÉCTRICO.

Un transformador es una maquina eléctrica que se basa en los principios de inducción magnética, este transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin cambiar la frecuencia. La transferencia se lleva a cabo con el cambio de voltaje y corriente.

Un transformador aumenta o disminuye la corriente alterna cuando es necesario. Estas máquinas ayudan a mejorar la seguridad y eficiencia de los sistemas de energía durante su distribución y regulación a través de largas distancias.

 

El transformador está compuesto por dos o más bobinas de diferentes características, que al pasar una corriente por ellos generan un campo magnético, pudiendo inducir una corriente cuando son afectados por un campo magnético en variación.

Ya entendiendo esto, un transformador se compone de una bobina primaria, que al recibir una corriente alterna induce un campo magnético que varía continuamente y una bobina secundaria, que al interactuar con el campo magnético de la bobina primaria induce una corriente alterna de salida.

Ahora bien, entre las bobinas hay una relación de voltaje, es decir el voltaje que entra por la bobina primaria y sale por la bobina secundaria.

Esta dada por la relación del número de vueltas de alambre de cada bobina, el número de vueltas de la primera bobina sobre el número de vueltas de la segunda bobina es igual al voltaje que entra sobre el voltaje que sale:

Entonces podríamos decir que si la bobina primaria tiene 2000 vueltas y la bobina secundaria tiene 1000 vueltas, el voltaje de salida va a ser la mitad del voltaje de entrada. Sin embargo, con la corriente se da la relación inversa, es decir que el amperaje que entrega la bobina secundaria será el doble que el de la bobina primaria.

Con esto podemos decir que “el Voltaje se transforma a la mitad y la corriente se transforma al doble”.

Y la potencia, que es el voltaje por la corriente, es la misma por los dos lados.

Pero en la práctica esto no es realmente así y esto se debe por perdidas de calor o energía.

Eficiencia y pérdidas

Un transformador eléctrico no emplea partes móviles para transferir energía, lo que significa que no existe fricción ni pérdidas en el devanado. De cualquier forma, un transformador sí puede sufrir algunas pérdidas de cobre y hierro. Las primeras ocurren debido a la pérdida de calor durante la circulación de corriente alrededor de los devanados de cobre, resultando en pérdida de la energía eléctrica. Estamos hablando de la mayor pérdida en la operación de un transformador eléctrico. Por otro lado, las de hierro son causadas por el rezago de las moléculas magnéticas dentro del núcleo. Esto sucede como respuesta a la alternancia del flujo magnético, lo que resulta en fricción, la cual a su vez produce calor, que igualmente genera pérdidas en la energía del núcleo. Esta pérdida se puede ver reducida si el núcleo está construido con aleaciones especiales de acero.

La intensidad de la pérdida de energía determina la eficiencia de un transformador eléctrico, representada en términos de pérdida de energía entre los devanados primarios y secundarios. La eficiencia resultante se calcula en términos de la tasa de salida de energía en el devanado secundario hacia la entrada de energía del primario. Idealmente, la eficiencia de un transformador eléctrico debe estar entre el 94 y 96 %.