Tengo una resistencia de 50 pero la necesito de 72... ...podrías canviarme esta tension de 220V a 12V. tengo un corriente de 500A i me gustarían una de 5... cámbiame el condensador por un inductor...
Podriamos estar media vida para describir el completo todas las aplicaciones y las múltiples funcionalidad del invento sin duda del siglo XX.
En la clase anterior vimos las lineas de transmision podeos decir que somos expertos en ("a nivel introductorio") en lineas de transmision. Ya sabemos que consiguen transmitir información a laras distancias sin perder potencia alguna excepto una cierta atenuación de dB/m y que solo funcionan si la resistencia que queremos acercar al generador es del mismo valor que la impedancia caracteristica del la linea. ¿Entonces este gran invento que nos resuelve el problema de que las dimensiones del circuito pasaaran de la cota (l<<c/f) de los circuitos pequeños donde se cumplian las leyes de Kirchoff.queda reducido solo a poderlo utilizar cuando coincidan estas resistencias? ¿Que pasa si no tenemos la resistencia igual?¿ya no podremos utilizar la linea?¿No hay alguna forma de salir de este punto muerto?
Podriamos estar media vida para describir el completo todas las aplicaciones y las múltiples funcionalidad del invento sin duda del siglo XX.
En la clase anterior vimos las lineas de transmision podeos decir que somos expertos en ("a nivel introductorio") en lineas de transmision. Ya sabemos que consiguen transmitir información a laras distancias sin perder potencia alguna excepto una cierta atenuación de dB/m y que solo funcionan si la resistencia que queremos acercar al generador es del mismo valor que la impedancia caracteristica del la linea. ¿Entonces este gran invento que nos resuelve el problema de que las dimensiones del circuito pasaaran de la cota (l<<c/f) de los circuitos pequeños donde se cumplian las leyes de Kirchoff.queda reducido solo a poderlo utilizar cuando coincidan estas resistencias? ¿Que pasa si no tenemos la resistencia igual?¿ya no podremos utilizar la linea?¿No hay alguna forma de salir de este punto muerto?
Pensando un poco se nos ocurren ideas extravagantes si la linea no la podemos cambiar cambiemos la resistencia, pero si esta es la resistencia interna de un ordenador esta no la podemos cambiar; entoces llegamos a decir pues transformémosla.
Partiendo este punto de partida nos imaginamos un elemento capaz de convertir impedancias. que es una impedancia en realidad es la relacion entre voltage y intensidad así pues nos imaginamos un elemnto que dada un voltaje y un corriente nos lo transforme a otros convertiendo así una impedancia a otra de distinta.
Nos imaginamos pues un elemnto que tiene estructura de bipolo (porque debe recibir un Voltaje). Para recordar que es un bipuerto imaginemos un elemento que lo representaremos en una caja y que tiene dos entradas en cada lado.
Este bipolo nos lo imaginamos capaz de dado un voltaje que sea capaz de multiplicarlo por un factor n y dada una intensidad de entrada lo transforme a la salida en una intensidad en sentido contrario y dividida por n.
Pues en realidad acabos de describir lo que llamamos Transformador Ideal . Que propieddes tendrá este elemento:
1.-Transparente al flujo de potencia: la que entra debe ser igual a la que sale
2.- Generar tensiones a partir de una de referncia
3.- Transformar impedancias, es decir que la impedancia conectada a un bipuerto pase al otro lado de forma diferente. (Por eso el transformador también es llamado conversor de impedancias)
1.-Transparente al flujo de potencia: la que entra debe ser igual a la que sale
2.- Generar tensiones a partir de una de referncia
3.- Transformar impedancias, es decir que la impedancia conectada a un bipuerto pase al otro lado de forma diferente. (Por eso el transformador también es llamado conversor de impedancias)
Veamos como transforma las ipedancias
entoces como quedará un resistor trasformado.
y un inductor
y un condensador
Hemos conseguido un elemento bastante interesante y en realidad este elemento es bastante utilizado en ciruitos y tiene hasta símbolo circuital.
Observamos que es simbolo esta formado incorporá el termino n a un lado esto nos indicará donde esta la entrada y simplemente operamos como antes para resolver el circuitos con este elemento.
Por ejemplo aquí observamos que por resolver este ejemplo podríamos transformar la tensión Vg al otro lado multiplicando por ny transformar también impedancia de Rg al otro lado multiplicando por n cuadrado y resolver o bien pasar Rl al otro lado dividiendo por n cuadrado.
Todo esto es muy bonito pero por desgracia no vivimos en un mundo ideal en el mundo real no existe el transformador ideal. ¿Pero no existe nada parecido a esto?
Pues si, después del descubrimiento de la inducción magnética de Mischael Faraday en el 1831 una compañia hungaresa por los alrededores de los 1880 construyero el transformador perfecto que es elemento real más parecido al inductor ideal que transformó la sociedad del siglo XX.
Recordemos que el transformador ideal poseia de la propiedad de mantener la potencia de entrada igual a la de la salida, por eso su fabricación debe ser con elementos pasivos es decir que no disipen potencia (inductores o condensadores).
Que nos aporto Faraday que hizo posible este gran invento, pues descubrió el efecto de la inducción magnética que resumiendo mucho podríamos decir que el campo magnético variable sobre una espira (flujo magnético campo magnético que traviesa una superficie) induce un diferencia de potencial. Entonces si ponemos dos espiras relativamente cerca cuando circule un corriente por una se inducirá un campo magnético y si están suficientemente juntas este campo atravesará la otra espira y por lo tanto se inducirá un corriente(cuando sucede esto se dice que las bobinas están acopladas magnéticamente). Y que pasa si en vez de tener una espira tenemos n de ellas y formamos una bobina Faraday nos dice que simplemente la caída de tensión producida por el campo magnético quedará multiplicada por n. Si pensamos otra vez en las dos espiras y las cambiamos por dos bobinas seguirá ocurriendo lo mismo pero el voltaje habrá aumentado. Y nos preguntamos y si ponemos una con un cierto numero N1 de espiras y la otra con otro N2 (Si el número de espiras es distinto debemos distinguir las dos bobinas, la que tiene más numero de espiras lo llamaremos devanado primario y a la otra secundario). Pues bien que pasa si el número es distinto, observen la siguiente imagen atentamente:
Pues si, después del descubrimiento de la inducción magnética de Mischael Faraday en el 1831 una compañia hungaresa por los alrededores de los 1880 construyero el transformador perfecto que es elemento real más parecido al inductor ideal que transformó la sociedad del siglo XX.
Recordemos que el transformador ideal poseia de la propiedad de mantener la potencia de entrada igual a la de la salida, por eso su fabricación debe ser con elementos pasivos es decir que no disipen potencia (inductores o condensadores).
Que nos aporto Faraday que hizo posible este gran invento, pues descubrió el efecto de la inducción magnética que resumiendo mucho podríamos decir que el campo magnético variable sobre una espira (flujo magnético campo magnético que traviesa una superficie) induce un diferencia de potencial. Entonces si ponemos dos espiras relativamente cerca cuando circule un corriente por una se inducirá un campo magnético y si están suficientemente juntas este campo atravesará la otra espira y por lo tanto se inducirá un corriente(cuando sucede esto se dice que las bobinas están acopladas magnéticamente). Y que pasa si en vez de tener una espira tenemos n de ellas y formamos una bobina Faraday nos dice que simplemente la caída de tensión producida por el campo magnético quedará multiplicada por n. Si pensamos otra vez en las dos espiras y las cambiamos por dos bobinas seguirá ocurriendo lo mismo pero el voltaje habrá aumentado. Y nos preguntamos y si ponemos una con un cierto numero N1 de espiras y la otra con otro N2 (Si el número de espiras es distinto debemos distinguir las dos bobinas, la que tiene más numero de espiras lo llamaremos devanado primario y a la otra secundario). Pues bien que pasa si el número es distinto, observen la siguiente imagen atentamente:
Se cumple la ecuación que rige el comportamiento del transformador ideal. Y aprendemos de donde sale el parámetro n a este paramentro lo llamaremos relación de transformación.
Pero hemos dicho que este elemento era el real, estudiándolo un poco más de física para poder construir su modelo circuital que más se aproxime a la realidad nos damos cuenta que nosotros contábamos que todo el flujo magnético del primario pasaba por el secundario por si estudiamos un poco más de electromagnetismo nos dicen que hay un flujo de perdidas ¿que significa esto? sencillamente que el flujo sigue caminos fuera de los devanados y el resultado de esto es que el flujo se almacena se carga y descarga en varias regiones, representaremos este fenómeno introduciendo una bobina en el primario.
¿Que supone incorporar una bobina en el circuito? Esta introducción
del la bobina supone un problema o ventaja según sea vea, la cuestión es que
sabemos que una bobina en excitación continua será un cortocircuito esto implicara V1=0 y por tanto V2=V1/n=0. Esto
supone que el transformador no sea operativo en continua o DC(Direct Current) y solo funcione en corriente alterna.
Para solucionar este
problema normalmente en la construcción de
un circuito con transformador se añade un condensador, para conseguir la cancelación de la inductancia del primario mediante un condensador así realmente se consigue un transformador
ideal con el único problema que solo se puede trabajar a una única frecuencia.
Dicho esto debemos saber como construirlo.
Hemos visto que tenemos que construir dos bobinas cerca y que no estén en cortocircuito.
Veamos que pasaría si ponemos un elemento no aislante por ejemplo el hierro si hago el devanado de cobre sobre un núcleo de hierro su circuito equivalente será la inductancia que acabamos de decir que debemos incorporar en el primario un transformador ideal y el secundario será una única espira cortocircuitada. Este corto se transfiere al primario como un cortocircuito que anula L1
El transformador perfecto también tiene un símbolo propio y luego lo reconvertimos a incorporar una bobina en el primario al símbolo del transformador ideal.
Hemos visto y justificado que tiene que ser un material aislante pero es que al mismo tiempo este material tiene que ser magnético. Por estas condiciones pensamos y si haces dos devanados de cobre sin que entren en cortocircuito sobre un núcleo de material aislante y a la vez de alta permeabilidad magnética.
¿Un material aislante y de alta permeabilidad magnética? Pues estos materiales normalmente son ferrita, una manera manual de hacer ferrita seria cogiendo virutas de hierro (limando hierro) y volviéndolas a unir con bastante resina o cola.
Hemos discutido que hay dos bobinas y también podemos encontrar la relación de transformación en función de estas:
Pero como queda esto físicamente veamos unas fotos
 |
| Transformador Espiral |
 |
| Transformador Toroidal |
Hay varios tipos de condensador que tienen altísima importancia pero en este curso introductor solo nos basamos en estos tipos. El transformador Espiral como se muestra en la imagen hay primero el devanado sobre un barra y luego separado por una ferrita hay el segundo devanado. Y el transformador Toroidal tiene forma toroide (de rosquilla o "donut") y hay dos devanados no estén en cortocircuitos sobre un núcleo de ferrita
Tiene infinidad de
aplicaciones : distribución de energía eléctrica en aplicaciones de radio, para
detectar coches, para poner alarmas, para alimentar dispositivos, para
transformar condensadores en bobinas (con inversor positivo de impedancia ).
