Relación de giro del transformador: definición, fórmula, problemas resueltos
En el fascinante mundo de la electricidad, los transformadores juegan un papel crucial en la transmisión y distribución de energía. Pero, ¿alguna vez te has preguntado qué es la relación de giro y por qué es tan importante? La relación de giro del transformador es un concepto fundamental que determina cómo se transforma la tensión y la corriente entre el lado primario y el secundario. En este artículo, desglosaremos su definición y fórmula, y exploraremos problemas resueltos que te ayudarán a comprender mejor este tema esencial en el ámbito de la ingeniería eléctrica. Únete a nosotros en este viaje por los secretos de la energía transformada y descubre cómo la relación de giro puede hacer la diferencia en el rendimiento de un transformador.
¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona un transformador eléctrico? El fenómeno de la relación de giro del transformador es clave para entender su funcionamiento. En este artículo, te explicaremos en qué consiste esta relación, cómo se calcula mediante una fórmula especial y te presentaremos algunos problemas resueltos para que puedas poner a prueba tus conocimientos. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de los transformadores eléctricos!
En este artículo, discutiremos la relación término-vuelta más importante de un transformador. Puede encontrar este término confuso si no se entiende conceptualmente.
Todos ustedes saben que el transformador funciona según el principio de la ley de inducción electromagnética de Faraday. Cuando su primario recibe suministro de CA, el primario genera un flujo magnético que se vincula con el primario y produce EMF autoinducido. El flujo también se une al secundario y produce campos electromagnéticos inducidos mutuos.
Por lo tanto, el transformador tiene una cierta relación entre los campos electromagnéticos inducidos, el número de vueltas y las corrientes. El transformador solo transforma el nivel de tensión, no altera la frecuencia ni cambia la potencia. Con esta breve descripción, ahora analicemos la relación de giro de un transformador.
¿Qué es la relación de giro del transformador?
La relación de vueltas primarias (Np) a vueltas secundarias (Ns) se conoce como relación de vueltas del transformador o TTR. Se denota con la letra ‘a’.
>Las ecuaciones EMF de la EMF inducida primaria y secundaria son;
>Dividiendo la ecuación (1) con la ecuación (2). obtenemos
>
Si hablamos de un transformador ideal, la FEM inducida en el devanado primario y secundario es igual al voltaje aplicado. Esto se debe a que el componente de pérdida de corriente y flujo magnético está ausente.
Por lo tanto, podemos escribir la expresión para el voltaje aplicado y la FEM inducida como;
>Por lo tanto,
>Sin embargo, un transformador ideal es hipotético y la realización de dicho transformador no es posible.
De las discusiones anteriores, podemos averiguar la relación de vueltas si se conocen los parámetros primario y secundario, como el voltaje y el número de vueltas. ¿Podemos averiguar la relación de giro si hay datos de corriente primarios y secundarios disponibles? Definitivamente si!! deduzcamos la expresión para la relación de giro en este caso.
Según la definición del transformador, el transformador no cambia la cantidad de energía, solo transforma el voltaje de acuerdo con la relación de giro. En otras palabras, podemos decir que la potencia de salida secundaria es igual a la potencia primaria. Llegados a este punto, podrías pensar, ¿cómo es posible? ¿Este transformador es sin pérdidas? Definitivamente, estás pensando bien. En realidad, la potencia de entrada es igual a la suma de las pérdidas de potencia y la potencia secundaria. Sin embargo, aquí estamos considerando un transformador ideal y las pérdidas en el transformador (pérdida de hierro y pérdida de cobre) son cero.
>Fórmula de relación de giro
>Nota: Para calcular la relación de espiras de un transformador trifásico, tome por fase el número de espiras, el voltaje y la corriente.
Relación de giro del transformador elevador y reductor
El transformador elevador aumenta el voltaje primario y así obtenemos el voltaje secundario más que el primario. Contrariamente a esto, el transformador reductor disminuye el voltaje y obtenemos un voltaje más bajo en el secundario en comparación con el voltaje primario.
Sabemos que la magnitud de la FEM inducida en primaria y secundaria depende del número de vueltas. Cuanto mayor sea el número de vueltas, mayor será el EMF. La siguiente tabla muestra la relación de giro de los transformadores elevadores y reductores.
Transformador
giros primarios
giros secundarios
Relación de giro(a)
Aumentar
Menos
Más
nortepag/NORTEs<1
Reducir
Más
Menos
nortepag/NORTEs>1
Relación de giro del transformador trifásico
Transformador Delta-estrella
Lado delta
Tensión de fase = Tensión de línea
lado estrella
Tensión de fase = 1/√3 de tensión de línea
Por lo tanto, la relación de giro del transformador Delta-Star es;
>Aquí, V.pag y Vs son el voltaje de línea.
Por ejemplo, si el voltaje de la línea primaria y secundaria de un transformador de estrella delta es de 6600 voltios y 440 voltios respectivamente. ¿Cuál es la relación de giro del transformador?
>Transformador estrella-triángulo
lado estrella
Tensión de fase = 1/√3 de tensión de línea
Lado delta
Tensión de fase = Tensión de línea
Por lo tanto, la relación de giro del transformador Star-Delta es;
>Por ejemplo, si el voltaje de la línea primaria y secundaria de un transformador estrella delta es de 11000 voltios y 6600 voltios respectivamente. ¿Cuál es la relación de giro del transformador?
>Relación entre la relación de giro, la relación de voltaje y la relación de transformación de voltaje
>De las ecuaciones anteriores, la relación entre la relación de giro, la relación de voltaje y la relación de transformación de voltaje es;
>Problemas resueltos de Relación de giro
Un transformador tiene 400 y 100 vueltas en su primario y secundario respectivamente. Encuentre la relación de giro del transformador.
datos dados
nortepag = 400
nortes = 100
>Relación de giro = 4:1
Cuando un transformador recibe 440 voltios en su devanado primario, induce 220 voltios en su secundario. ¿Cuál es la relación de giro del transformador?
>Relación de giro = 2:1
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Relación de giro del transformador: definición, fórmula, problemas resueltos
En el fascinante mundo de la electricidad, los transformadores juegan un papel crucial en la transmisión y distribución de energía. La relación de giro del transformador es un concepto fundamental que determina cómo se transforma la tensión y la corriente entre el lado primario y el secundario. En este artículo, desglosaremos su definición y fórmula, y exploraremos problemas resueltos que te ayudarán a comprender mejor este tema esencial en el ámbito de la ingeniería eléctrica.
¿Qué es la relación de giro del transformador?
La relación de giro, también conocida como relación de vueltas, se define como la relación entre el número de vueltas en el devanado primario (Np) y el devanado secundario (Ns) de un transformador. Se denota comúnmente con la letra a. Esta relación es clave porque determina cómo se transforma la tensión de un nivel a otro en el transformador.
Fórmula de la relación de giro
La fórmula básica para calcular la relación de giro es:
a = Np / Ns
Donde:
- Np: Número de vueltas en el devanado primario.
- Ns: Número de vueltas en el devanado secundario.
Esta relación también impacta la tensión, ya que el voltaje en el devanado primario (Vp) y el voltaje en el devanado secundario (Vs) están relacionados por la siguiente ecuación:
Vp / Vs = Np / Ns = a
Tipos de transformadores y su relación de giro
Los transformadores pueden clasificarse principalmente en dos tipos, según su relación de giro:
- Transformador elevador: Aumenta el voltaje. En este caso, Ns es menor que Np, lo cual da como resultado que a < 1.
- Transformador reductor: Disminuye el voltaje. Aquí, Ns es mayor que Np, haciendo que a > 1.
Problemas resueltos sobre la relación de giro
Ejemplo 1: Transformador elevador
Supongamos que un transformador tiene 100 vueltas en el devanado primario y 50 vueltas en el secundario. ¿Cuál es su relación de giro y cuál será su efecto sobre una tensión de 240 V en el primario?
Solución: La relación de giro es:
a = Np / Ns = 100 / 50 = 2
La tensión en el secundario sería:
Vs = Vp / a = 240 / 2 = 120 V
Ejemplo 2: Transformador reductor
Ahora, consideremos un transformador que tiene 200 vueltas en el devanado primario y 400 vueltas en el secundario. ¿Cuál es la relación de giro y qué voltaje tendría en el secundario si el primario tiene 480 V?
Solución: Aquí la relación de giro es:
a = Np / Ns = 200 / 400 = 0.5
Por lo tanto, el voltaje en el secundario sería:
Vs = Vp / a = 480 / 0.5 = 960 V
Preguntas frecuentes (FAQs)
¿Cómo afecta la relación de giro al rendimiento del transformador?
La relación de giro determina cómo se transforman la tensión y la corriente entre el devanado primario y el secundario. Un diseño adecuado asegura que el transformador funcione eficientemente, ya que altera la amplitud del voltaje sin cambiar su frecuencia.
¿Qué es un transformador ideal?
Un transformador ideal es un concepto teórico donde se asume que no hay pérdidas de energía. En la práctica, todos los transformadores tienen ciertas pérdidas debido a la resistencia del material y la generación de calor.
Para más detalles sobre la ecuación EMF del transformador y la relación de giro, te invitamos a consultar las siguientes fuentes:
Itztli y
Baidy: ¡Totalmente de acuerdo! La relación de giro del transformador es clave y el artículo lo trata de maravilla. Yo también tuve mis líos al principio, pero una vez que hicimos un par de ejercicios en el laboratorio, todo se volvió más claro. Es increíble cómo algo que parece complicado se hace más sencillo con ejemplos. Estoy seguro que muchos se beneficiarán de esta información. ¡A seguir aprendiendo!
¡Genial artículo! La relación de giro del transformador es un tema fundamental y lo explicaron bastante claro. Recuerdo cuando estaba en la universidad y me costaba entender este concepto, pero después de un par de ejemplos prácticos que hicimos en clase, todo encajó. Ahora lo veo tan necesario en el día a día de la ingeniería. ¡Gracias por compartir estos problemas resueltos!
Y2s1mvc: ¡Qué artículo más útil! La relación de giro del transformador siempre me parecía un poco enredada, pero leyendo esto me he acordado de cuando hice un proyecto en la universidad sobre circuitos eléctricos. En ese momento, tuve que calcular la relación de giro y fue una odisea, pero al final entendí que es clave para el control de voltajes. Me alegra ver que hay buena información al respecto, ¡a seguir practicando!