Transformadores elevadores y reductores: problemas y soluciones.
1. Un transformador tiene una bobina primaria y una bobina secundaria con 500 y 5000 espiras, respectivamente. La tensión de entrada es de 220 V. ¿Cuál es la tensión de salida?
Conocido :
Bobina primaria (N P ) = 500 espiras
Bobina secundaria (N s ) = 5000 espiras
Voltaje primario (V P ) = 220 voltios
Se busca: Voltaje secundario (V S )
solución:
V s / N s = V p / N p
V s / 5000 = 220 / 500
V s / 5000 = 0.44
V s = (0.44)(5000)
V s = 2200 voltios
2. Un transformador tiene una bobina primaria con 1200 espiras y una bobina secundaria con 1000 espiras. Si la corriente en la bobina primaria es de 4 amperios, ¿cuál es la corriente en la bobina secundaria?
Conocido :
Bobina primaria (N P ) = 1200 espiras
Bobina secundaria (N S ) = 1000 espiras
La corriente en la bobina primaria (I P ) = 4 amperios
Se busca: La corriente en la bobina secundaria (I S )
solución:
I S / I P = N P / N S
La corriente en la bobina secundaria:
I S /4 = 1200/1000
I S /4 = 1.2
I S = 1.2 (4)
I S = 4.8 amperios
3. Si el voltaje secundario es de 220 voltios y el voltaje primario es de 110 voltios, entonces la comparación entre la bobina secundaria y la bobina primaria es…
Conocido :
Voltaje secundario (V S ) = 220 voltios
Voltaje primario (V P ) = 110 voltios
Se busca: N S / N P
solución:
V S /V P = N S /N P
220/110 = N S / N P
22/11 = N S / N P
2/1 = N S / N P
12/6 = N S / N P
4. Según la figura que aparece a continuación, ¿cuál es la tensión primaria del transformador?
Conocido :
Voltaje secundario (V S ) = 24 voltios
Bucles primarios (N P o N 1 ) = 11 N
Bucles secundarios (N S o N 2 ) = 1 N = N
Se busca: Voltaje primario (V P )
solución:
V s / N s = V p / N p
24 / N = V p / 11 N
24 / 1 = V p / 11
24 = V p / 11
V p = (24)(11)
Vp = 264 voltios
5. Según la figura siguiente, ¿cuál es el voltaje de entrada del transformador?
Conocido :
Bobina primaria (N 1 ) = 21 N
Bobina secundaria (N 2 ) = 3 N
Voltaje secundario (V2 ) = 20 voltios
Se busca: Voltaje primario (V 1 )
solución:
V 2 / N 2 = V 1 / N 1
20 / 3 N = V 1 / 21 N
20 / 1 = V 1 / 7
20 = V 1 / 7
V 1 = (7)(20)
V 1 = 140 voltios
6. Según la figura siguiente, ¿cuál es la cantidad de espiras secundarias del transformador?
Conocido :
Voltaje primario (V P ) = 220 voltios
Lazos primarios (N P ) = 200 lazos
Voltaje secundario (V S ) = 1100 voltios
Se buscan: bucles secundarios (N S )
solución:
V s / N s = V p / N p
1100 voltios / N s = 220 voltios / 200 espiras
1100 / N s = 220 / 200
1100 / N s = 1.1
N s = 1100 / 1.1
N s = 1000 bucles
7. Según la figura siguiente, ¿cuál es la cantidad de espiras secundarias del transformador?
Conocido :
Voltaje primario (V P ) = 220 voltios
Lazos primarios (N P ) = 200 lazos
Voltaje secundario (V S ) = 1100 voltios
Se buscan: bucles secundarios (N S )
solución:
V s / N s = V p / N p
1100 / N S = 220 / 200
1100 / N S = 22 / 20
1100 / N S = 1.1
N S = 1100 / 1.1
N S = 1000
8.
| transformador | Np | Ns | Vp | Vs | Ip | Is |
| 1 | 1000 | 120 | 12 | 0.4 | 2 | |
| 2 | 80 | 8 | 20 | 2 | 2.5 |
Según la tabla anterior, si la eficiencia de ambos transformadores es la misma, 50%, determine N s e I p.
solución:
La ecuación de la eficiencia del transformador:
Calcular N s del transformador 1:
Calcular I p del transformador 2:
9.
Basándonos en la figura anterior, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sobre la figura anterior es correcta?
A. La figura 1 es un transformador elevador y la figura 2 es un transformador reductor.
B. La figura 1 es un transformador reductor y la figura 2 es un transformador elevador.
C. Las figuras 1 y 2 muestran un transformador reductor.
D. Las figuras 1 y 2 muestran un transformador elevador.
Solución
El transformador elevador aumenta la tensión eléctrica, mientras que el transformador reductor la disminuye. En la Figura 1, la tensión primaria es mayor que la secundaria (20 voltios > 5 voltios), por lo que se trata de un transformador reductor. En la Figura 2, la tensión primaria es menor que la secundaria (5 voltios < 40 voltios), por lo que se trata de un transformador elevador.
La respuesta correcta es b.
10.
Si la bobina primaria tiene 800 espiras, determine la bobina secundaria.
Conocido :
Bucles primarios = N p = 800 bucles
Voltaje primario = V P = 220 voltios
Voltaje secundario = V S = 55 voltios
Se buscan: bucles secundarios (N S )
solución:
V s / N s = V p / N p
55 / N s = 220 / 800
55 / N s = 22 / 80
N S = (80)(55) / 22
N S = 4400 / 22
N S = 200 bucles
11.
La afirmación correcta sobre los transformadores P y Q es...
A. P es un transformador reductor debido a que I s < I p
B. P es un transformador elevador debido a que V p < V s
C. Q es un transformador elevador debido a que V p > V s
D. Q es un transformador elevador porque I s > I p
Solución
P es un transformador elevador porque el voltaje primario (V p = 110 V) < voltaje secundario (V s = 200 V).
Q es un transformador reductor porque el voltaje primario (V p = 220 V) > voltaje secundario (V s = 110 V).
La respuesta correcta es b.
- ¿Cuál es la función principal de un transformador?
- RespuestaLa función principal de un transformador es modificar el voltaje de una fuente de alimentación eléctrica de corriente alterna (CA). Esto se logra aumentando (elevando) o disminuyendo (reduciendo) el voltaje según las necesidades de la aplicación.
- ¿En qué se diferencian los transformadores elevadores y reductores en su funcionamiento?
- RespuestaUn transformador elevador aumenta el voltaje de la bobina primaria a la secundaria, mientras que un transformador reductor disminuye el voltaje de la bobina primaria a la secundaria.
- ¿Cuál es la relación entre el número de espiras en las bobinas primaria y secundaria de un transformador y su transformación de voltaje?
- RespuestaLa relación de transformación de voltaje es directamente proporcional a la relación de espiras. Si la bobina secundaria tiene más espiras que la bobina primaria, se trata de un transformador elevador, y viceversa. El voltaje en cada bobina es proporcional al número de espiras de dicha bobina.
- ¿Por qué es necesario aumentar el voltaje para transmitir energía eléctrica a largas distancias?
- RespuestaAumentar el voltaje reduce la corriente para una potencia determinada, lo que a su vez reduce las pérdidas de potencia resistivas en las líneas de transmisión. Una menor corriente también permite utilizar cables más delgados, que son más económicos y fáciles de manejar.
- ¿Por qué los hogares suelen recibir electricidad a un voltaje mucho menor que el utilizado para la transmisión?
- RespuestaSi bien los voltajes elevados son eficientes para la transmisión, resultan peligrosos para el uso doméstico. Por ello, antes de que la energía eléctrica llegue a los hogares, se utilizan transformadores reductores para disminuir el voltaje a niveles más seguros para los electrodomésticos y aparatos electrónicos.
- ¿Se pierde energía cuando la electricidad se transforma de un voltaje a otro en un transformador?
- RespuestaLos transformadores ideales no tendrían pérdidas de energía, pero los transformadores reales sí las tienen. Estas pérdidas se deben principalmente al calentamiento resistivo en las bobinas y a las pérdidas magnéticas en el núcleo. Sin embargo, los transformadores suelen ser muy eficientes, a menudo por encima del 90-95%.
- ¿Cuál es la importancia del material del núcleo del transformador?
- RespuestaEl material del núcleo desempeña un papel fundamental en la eficiencia y el funcionamiento del transformador. Generalmente está compuesto de hierro o ferrita, lo que ayuda a guiar el flujo magnético entre las bobinas primaria y secundaria. Las propiedades del material del núcleo afectan la eficiencia del transformador, las pérdidas magnéticas y su capacidad para conducir el flujo sin saturarse.
- ¿Pueden los transformadores funcionar con corriente continua (CC)?
- RespuestaNo, los transformadores requieren un flujo magnético variable para inducir voltaje, el cual es proporcionado por la corriente alterna (CA). Con la corriente continua (CC), una vez que la corriente se estabiliza, no hay flujo variable y, por lo tanto, no se induce voltaje en la bobina secundaria.
- ¿Por qué se podría utilizar un transformador reductor en dispositivos electrónicos como los cargadores?
- RespuestaMuchos dispositivos electrónicos funcionan con voltajes inferiores a los de la red eléctrica doméstica estándar. Un transformador reductor en un cargador o adaptador disminuye el voltaje a un nivel adecuado para el dispositivo, garantizando así su funcionamiento seguro y eficiente.
- ¿Cómo afectan los cambios en la carga (como el uso de más o menos electrodomésticos) al voltaje de salida de un transformador?
- RespuestaEn un transformador ideal, las variaciones de carga no afectarían la tensión de salida. Sin embargo, en los transformadores reales, debido a las resistencias y reactancias internas, la tensión de salida puede disminuir ligeramente en condiciones de alta carga y aumentar ligeramente en condiciones de baja carga.
