TRASFORMADOR Y ROTOR

TRANSFORMADOR

Un transformador es una máquina estática de corriente alterno,  que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.

Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.

La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de energía eléctrica a grandes distancias.

l transformador eléctrico es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna (VAC) que le llega a su entrada, en otro voltaje tambièn en corriente alterna de diferenteamplitud, que entrega a su salida.

Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor.

Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan:
- Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y
- Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.

La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna.

Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje.

En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (el secundario conectado por ejemplo a un resistor)

La razón de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje. La fórmula:

Entonces: Vs = Ns x Vp / Np

Un transformador eléctrico puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador eléctrico es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps

Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula.

Potencia = voltaje x corriente
P = V x I (en watts)

Aplicando este concepto al transformador eléctrico y como

P(bobinado pri) = P(bobinado sec)

Entonces la única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya en la misma proporción y viceversa.

ROTOR

El rotor es el componente que gira (rota) en una máquina eléctrica, sea ésta un motor o un generador eléctrico. Junto con su contraparte fija, el estátor, forma el conjunto fundamental para la transmisión de potencia en motores y máquinas eléctricas en general.

El rotor está formado por un eje que soporta un juego de bobinas arrolladas sobre un núcleo magnético que gira dentro de un campo magnético creado bien por un imán o por el paso por otro juego de bobinas, arrolladas sobre unas piezas polares, que permanecen estáticas y que constituyen lo que se denomina estátor de una corriente continua o alterna, dependiendo del tipo de máquina de que se trate.

En máquinas de corriente alterna de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables,como las corrientes de Foucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.

IMANES ARTIFICIALES

IMANES ARTIFICIALES

Los imanes artificiales pueden fabricarse colocando una barra de hierro, acero u otra aleación en el interior de una bobina por la que circula corriente continua. De este método se tratará más adelante cuando se estudie el electromagnetismo. También puede imantarse la misma barra frotando contra otro imán, de esta forma la barra adquiere sus mismas propiedades magnéticas.

Como se ha dicho, los imanes artificiales se pueden clasificar en permanentes o temporales, dependiendo de que se retengan o no las propiedades magnéticas una vez desaparecida la fuerza magnetizante. El acero y algunas aleaciones son muy difíciles de magnetizar, y se dice que tienen baja permeabilidad a causa de que las líneas magnéticas no los penetran fácilmente, o no se distribuyen rápidamente a a través del acero. Sin embargo, una vez magnetizados retienen una gran parte de la fuerza magnética y son por eso llamados imanes permanentes. Imanes permanentes muy fuertes fabricados con aleaciones de aluminio, níquel y cobalto, se utilizan en el magnetrón, válvula que ha hecho posible el radar.

Sustancias que son fáciles de magnetizar, como el hierro dulce, tienen alta permeabilidad. Tales sustancias retienen una parte muy pequeña del magnetismo una vez desparecida la fuerza magnetizante, y por ello se denominan imanes temporales. El magnetismo que queda en un imán temporal, cuando desaparece la fuerza que lo produce, se denomina magnetismo remanente, o residual.

IMANES NATURALES

QUE ES UN IMAN:

Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades deforma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) oartificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imánpermanente es aquel que conserva elmagnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporalno conserva su magnetismo tras haber sido imantado.

En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos sedenominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.

IMANES NATURALES: 

se refiere a minerales naturales, los cuales tienenla propiedad de atraer elementos como el hierro, el níquel, etc.

La magnetita es un imán de este tipo, compuesto por óxido ferroso férrico, cuya particularidad principal consiste en atraerfragmentos de hierro natural.

PROPIEDADES

Los imanes poseen dos zonas en las que se concentra la fuerza que ejercen, estas zonas son los extremos del imán y reciben el nombre de polos magnéticos, norte ysur. Los polos del mismo nombre se repelen y los polos opuestos se atraen. Compruébalo.

EJEMPLOS:

imanes naturales: son aquellos que se encuentran en la Tierra y que atraen al hierro. Denominadosmagnetita ,Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas (magnetita).

PRINCIPAL EJEMPLO DE IMAN NATURAL:

LA TIERRA ES UN IMAN GIGANTESCO

Porque posee un campo magnetico natural. Este se debea que en el centro del planeta existen metales liquidos (por la temperatura tan alta que hay ahi), y cuando estos se mueven producen un campo magnetico que es detectable de manera sencilla. Un ejemplosencillo son las auroras boreales; estos son fenomenos muy bonitos en donde al entrar particulas cargadas del espacio a la tierra, producen colores muy llamativos en la atmosfera.

Leyes magnéticas

Así como un conductor al que se le hace pasar corriente genera un campo magnético, del mismo modo un imán puede generar una corriente eléctrica. Este fenómeno no se conoce como inducción electromagnética y se estudia a través de las leyes de Faraday y Lenz.

Faraday descubrió que se producen corrientes eléctricas cuando el efecto magnético cambia. Cuanto mayor sea el cambio del flujo, mayor será el valor de la corriente eléctrica que se induzca en el alambre conductor. La corriente eléctrica generada por el efecto de un campo magnético variable se denomina corriente inducida.

Si a una espira que esta conectada a un medidor de corriente eléctrica, como un galvanómetro, se le acerca o aleja un imán  el galvanómetro indicara una lectura positiva o negativa de acuerdo con el movimiento del imán  Los mismo sucede si el imán se queda quieto y la bobina se mueve. Pero si deja de moverse alguno, el galvanómetro no indica ningún valor. Se dice que se induce una fuerza electromotriz (FEM), que será mas intensa al avanzar o mover mas rápido el imán hacia el conductor, el conductor hacia el imán o ambos.

LEYES MAGNETICAS

-Ley de Lorentz.

- Ley de Gauss.

-Ley de los polos de un imán.

-Ley de la inseparabilidad de los polos magneticos.

Con base en los experimentos de Faraday, se concluye que:

Las corrientes inducidas se producen cuando se mueve un conductor en sentido transversal a las líneas de flujo del campo magnético.

La inducción electromagnética da origen a una fuerza electromotriz (FEM) y a una corriente eléctrica inducida como resultado de la variación del flujo magnético debido al movimiento relativo entre conductor y un campo magnético.

E= -N ∆ϕ / ∆t

La ley de Faraday se expresa matemáticamente por:

Donde:

E= fuerza electromotriz inducida en volts(V)

N=numero de espiras en una bobina

∆ϕ= cambio en el flujo magnético en webers(wb)

∆t= diferencial de tiempo en segundos

Michael Faraday, FRS, (Newington, 22 de septiembre de 1791 - Londres, 25 de agosto de 1867) fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica.

En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica (ya descubierta por Oersted), y ese mismo año descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra, e introdujo el concepto de líneas de fuerza, para representar los campos magnéticos. Durante este mismo periodo, investigó sobre la electrólisis y descubrió las dos leyes fundamentales que llevan su nombre:

La masa de la sustancia liberada en una electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del electrolito masa = equivalente electroquímico, por la intensidad y por el tiempo (m = c I t).

Las masas de distintas sustancias liberadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes.

Con sus investigaciones se dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento.

Se denomina faradio (F), en honor a Michael Faraday, a la unidad de capacidad eléctrica del SI de unidades. Se define como la capacidad de un conductor tal que cargado con una carga de un culombio, adquiere un potencial electrostático de un voltio. Su símbolo es F.