ti 2. t-5.maquines electriques

MÀQUINES ELÈCTRIQUES

Tecnologia Industrial 2n Batxillerat

5.1 Què són les màquines elèctriques?

Classificació

Màquina elèctrica: conjunt de mecanismes i dispositius capaços de produir, transformar o aprofitar l’ energia elèctrica

•Generador: Màquina elèctrica que transforma l’ energia mecànica en energia elèctrica

•Motor:Màquina elèctrica que transforma l’ energia elèctrica en mecànica de rotació

•Transformador:•Màquina elèctrica que varia les característiques de l’energia elèctrica per tal de facilitar-ne el transport i utilització

Classificació


http://www.youtube.com/watch?v=yDP1ihcI9ts&feature=player_embedded

Anàlisi

•Funcionament mecànic:

Màquines rotatives

Màquines que tenen una part que gira sobre si mateixa ( motors, generadors)

Màquines estàtiques

Màquines sense parts mòbils(transformadors)


•Constitució electromagnètica:

El funcionament de les màquines elèctriques es fonamenta en el fenòmen d’inducció electromagnètica: els corrents elèctrics creen camps magnètics i els camps magnètics poden generar corrents elèctrics

Totes les màquines disposen de:

Un circuit magnètic heterogeniDos circuits elèctrics :

• Excitació o Inducció : creat pel camp magnètic principal•Induït: sotmés al camp magnètic creat per l’ inductor


Anàlisi

Pèrdues d’ energia

Les pèrdues d’ energia de les màquines elèctriques són relativament petites comparades amb les de les màquines tèrmiques. S’obtenen rendiments elevats del 90% i superiors

Cicles d’histèresi /corrents paràsits de Focault.Pèrdues en el Ferro

Efecte Joule: pèrdues en el coure

Fregament peces / efectes ventilació, refrigeració


Potències i règim de funcionament

Potència: treball desenvolupat per unitat de temps (W: Watts)

Potència absorbida o consumida ( Pabs ):Potència subministrada a la màquina per al seu funcionament

Potència perduda ( Pp):Potència provocada per les pèrdues d’ energia

Potència útil ( Pu):Potència proporcionada per la màquina

Potència nominal ( Pn): Màxima potència útil que pot proporcionar la màquina de manera permanent sense que es sobreescalfi o deteriori. Determinada pel fabricant. Quan una màquina treballa a a potència nominal funciona en règim nominal i treballa a plena càrrega (PC)


Màquina P abs P p P u

GeneradorMàquina motriu que el fa girar

MagnètiquesElèctriquesMecàniques

Xarxa elèctrica

Motor Xarxa elèctrica

MagnètiquesElèctriquesMecàniques

Eix de rotació

Transformador Xarxaelèctrica

MagnètiquesElèctriques

Xarxa elèctrica

Potències i règim de funcionament (I)

5.2.Generadors elèctrics

Transformen l’ energia mecànica que reben per l’ eix del rotor en energia elèctrica que subministren a la xarxa per mitjà dels seus borns

Dinamos : generadors de C.C. Alternadors: generadors de C.A.


http://www.youtube.com/watch?v=rjH0bSf5uMU&feature=related


Principi de funcionament

«Tot conductor que es mou dins d’un camp magnètic tallant les línies de força engendra una FEM induïda.»

Estator (Inductor) : estructura fixe que conté el sistema inductor destinat a produir el camp magnètic Rotor (Induït) :part giratòria de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM Entreferro : espai que queda entre Estator i Rotor


Dinamos: Constitució

Estator : conjunt d’ elements que constitueixen l’ estructura on es sustenten els diferents òrgans de la màquina que conté el sistema inductor destinat a produïr el camp magnètic

Pols inductors : electroimants que reparteixen uniformement el camp magnètic (nº parell)

Bobinatge: bobines de Cu o Al recobertes de vernís aïllant elèctric que exciten els pols

Culata: carcassa de material ferromagnètic que tanca el circuit i subjecta els pols



Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM induïda.

Nucli de l´induït: cilindre amb ranures on es col.loquen les espires enrotllades

Bobinatge: paquets d’ espires i/o bobines de fil conductor de Cu distribuïdes unides al circuit exterior per mitjà de col.lectors i escombretes



Rotor : part giratòria solidària a l’ eix de la màquina que conté el sistema induït destinat a generar la FEM induïda.

Col.lector: cilindre solidari a l’ eix de rotació format per lamel.les on es connecten el final d’ una bobina i el principi de la consecutiva

Escombretes: peces metàl.liques encarregades que transformen el corrent induït en C.C. (dinamo) o C.A. (alternador)

Coixinets: serveixen de suport i permeten el gir de l’ eix de la màquina



Dinamos: Tipus d’excitació.


n••K Φ=εa

NpK

60=on

Ф Flux creat per cada pol de l’ inductor (Wb)N Nombre de conductors actius de l’ enrotllament induït (2 per espira)n Freqüència de rotació del rotor (min-1)p Nombre de parell de pols de l’ inductora Nombre de parells de branques en paral.lel del circuit induït

La FEM induïda d’ una dinamo depèn de les característiques de construcció (K) i és d.p. al flux que crea l’ inductor (estator) i a la velocitat de gir del rotor.

Dinamos: FEM generada en una dinamo.


n••K Φ=ε a

NpK

60=

on

p Nombre de conductors actius de l’ enrotllament induït (2 per espira)



n••K Φ=ε a

NpK

60=

on

N nombre de parell de pols de l’ inductor



n••K Φ=ε a

NpK

60=

on

a nombre de parells de branques en paral.lel de branques del circuit



Dinamos: Exemple 1.


Els alternadors són generadors de corrent altern.

Els generadors industrials són trifàsics.

La majoria d’alternadors són màquines de CA síncrones, que són les que giren a la velocitat de sincronisme, que està relacionada amb el nombre de pols que té la màquina i la freqüència de la FEM generada per l’equació següent:

Alternadors: Introducció.


Estator (Induït) : estructura fixe que conté al seu interior el sistema induït destinat a generar la FEM Rotor (Inductor) :part giratòria de la màquina que conté el sistema inductor destinat a crear el camp magnèticEntreferro : espai que queda entre Estator i Rotor

Alternadors: Constitució.


L’estator és format per una carcassa metàl·lica que serveix de suport als diferents òrgans, i constitueix l’estructura de la màquina. Al seu interior s’hi fi xa el nucli de l’induït, format per un paquet de xapes magnètiques, en forma de corona i amb ranures longitudinals, on s’allotgen els conductors de l’enrotllament induït.

El rotor o part mòbil està situat a l’interior de l’estator, conté el sistema inductor i els anells de fregament, solidaris a l’eix de la màquina, mitjançant els quals s’alimenta el sistema inductor. Tipus: de pols sortits i de pols llisos.

Els alternadors necessiten una font de CC exterior per alimentar el sistema inductor. Per això, en el mateix eix del rotor s’hi acobla l’excitatriu, que és un generador de CC on s’obté el corrent que alimenta el sistema inductor a través dels anells de fregament.

En els alternadors de gran potència més moderns s’han eliminat les escombretes i els anells, ja que la funció d’excitatriu la fa un generador trifàsic d’induït mòbil i el CA que genera es rectifica mitjançant semiconductors muntats directament a l’eix.

Alternadors: Constitució.


Alternadors: Vs dinamos.


Φ= •f•N•4,44• sKfεK Coeficient que depèn de les característiques de construció de l’ induïtNs Nombre d’ espires sèrie per fasef Freqüència de la FEM induïda (Hz)Ф Flux creat per cada pol de l’ inductor (Wb)

La FEM eficaç induïda en buit en cada fase per un alternador depèn de les característiques de construcció (K , Ns ) i és d.p. al flux que crea l’ inductor (estator) i a la freqüència.

Els alternadors industrials són generalment trifàsics

Alternadors: FEM generada en un alternador.


ffffff IXIRV ·· −−= ε

ff IR ·−

En càrrega, la tensió per fase de l’alternador és:


Magnitud Connexió Y

Connexió∆

Intensitats

TensionsFL VV ·3=

LF II =

LF VV =

FL II ·3=

LLT IVS ··3=Potència aparent

On VL : Tensió en borns de l’ alternador



Alternadors: Exemple 2.


Convertidors electromecànics que transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del motor

Motors de C.C. Motors de C.A.

5.3 Motors elèctrics

Fonaments

Es fonamenten en el fenomen de la inducció, i més concretament en la seva reversibilitat:

Un conductor situat en un camp magnètic, si és recorregut per un corrent, és sotmés a una força que l’intenta desplaçar, acció que es quantifica en la llei de Laplace: F=B·I·L


Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns, en forma de CC, en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del motor

Motors de corrent continu (CC)


Motors de corrent continu (CC): Fonaments


Es fonamenten en la reversibilitat de les màquines de CC, que funcionen com a generadors quan se’ls subministra energia mecànica i com a motors quan se’ls subministra energia elèctrica.

Si apliquem una tensió a les escombretes, circularà un corrent per l’espira i el camp magnètic exercirà una força sobre ella.Es genera una força d’igual i de sentit contrari a cada costat, és a dir, un parell de forces que fan girar l’espira sobre el seu eix. Amb l’espira en posició horitzontal no hi circula corrent, però continuarà girant a causa de la inèrcia.

A continuació, el col·lector invertirà el sentit del corrent a l’espira, de manera que davant de cada pol el sentit del corrent és el que tenia abans; en conseqüència, el parell actuarà sempre en el mateix sentit i l’espira seguirà girant.


Motors de corrent continu (CC): Constitució.

Motors de corrent continu (CC): Comportament


Sentit de gir. S’inverteix el sentit de gir canviant el sentit del corrent a l’induït o a l’inductor.

Força contraelectromotriu del motor (ε’). Quan el rotor gira està sotmès a una variació de flux; per tant, es genera una FEM en els conductors de l’induït que, segons la llei de Lenz, s’oposa a la causa que la provoca; serà, doncs, de sentit contrari a la tensió VL aplicada al motor, motiu pel qual s’anomena força contraelectromotriu (FCEM). El valor de la ε’ serà, en volts:

nK •• Φ='εParell motor.

Γ = K Φ Ii [N·m]

Intensitat del motor. La intensitat que absorbeix el motor de la xarxa.

2Vco= 2 v. aprox.t

COL

R

VVLI 2'−−= ε



Intensitat d’arrencada. En el moment d’arrencar el motor, n=0 , per tant :

Aquesta intensitat s’anomena de curtcircuit perquè és molt elevada respecte a IL. El REBT, prescriu que ha de

ser entre 1,5 i 2,5 vegades la nominal, per la qual cosa s’ha de afegir un reòstat d’arrencada en sèrie amb l’induït:

Conforme el rotor va agafant velocitat, va creixent; s’ha de reduir la resistència del reòstat poc a poc per mantenir el parell del motor superior al parell resistent, fins a arribar a la velocitat nominal en què els dos parells s’igualen.

0' =ε

t

COL

R

VVaI 2 −=

RAt

COL

RR

VVaI +

−= 2 'ε

Parell d’engegada. (Γ a) Ha de ser superior al nominal, ja que ha de vencer el moment d’inercia del rotor i portar-lo a la velocitat nominal.

Γa= K Φa Ia [N·m] ; Γa= Γr + Γi



Velocitat de gir.

Estabilitat de funcionament. Es diu que un motor és estable quan:

En augmentar la velocitat respon amb una disminució del parell motor que estableix l’equilibri.

En reduir la velocitat respon amb un augment del parell motor.

φφφε

··

2·

·

'

K

V

K

VIRV

Kn LCOtL ≅−−==

Potència interna (Pi). És tota l’energia que el camp magnètic transmet a l’induït:

Pi = · Ii (W); Pi = Pabs – (pèrdues magnètiques + pèrdues elèctriques)'εPotència absorbida i potència útil (Pi).

Pabs = VL · I (W); Pu= Pi – (pèrdues mecàniques)

Parell intern i parell útil .

ωε

ωτ iii

IP · ==

ωτ uuP=



Rendiment del motor.

pu

u

abs

u

PP

P

P

P

+==η

Exemple

Motors de corrent continu (CC): Corbes


El funcionament d’un motor de CC depèn de cinc variables:El corrent d’excitació.La freqüència de rotació.La tensió en borns.El corrent induït.El parell motor

Com que el parell motor Γ = K Φ Ii i el Φ és proporcional a Iex , per estudiar el seu comportament només en necessitarem quatre, f(VL, Ii , n, Γ )=0. Si prenem com a constant VL, ja que aquest valor és determinat per la xaraxa d’alimentació, obtindrem tres families de corbes que permeten estudiar el comportament del motor:

Característica de velocitat n=f(I) amb Γ= ct.Característica del parell motor Γ=f(I) amb n=ct.Característica mecànica Γ=f(n) amb i=ct.

Motors de CC: Motor d’excitació independent(I)


El reòstat RRa en sèrie amb l’induït és per limitar la intensitat en el moment de l’arrencada, ja que ε’ = 0.

I el reòstat RRe del circuit inductor serveix per regular la Iex i, per tant, la velocitat del motor:

Motors de CC: Motor d’excitació independent(II)


La velocitat del motor varia molt poc, per variable que sigui la càrrega i el parell motor. Malgrat això, com que alimenta per separat l’inductor de l’induït permet una bona regulació de la velocitat per a qualsevol càrrega, que el fa adequat per:

Aplicacions en que la velocitat s’hagi de mantenir constant amb grans variacions de càrrega.

Aplicacions que requereixin una regulació de velocitat i del parell amb marges amplis.

Motors de CC: Motor en sèrie.


L’equació del circuit elèctric de la màquina és:

VL = ε’ + I (r + Rc + Rs) + 2 Vco

La intensitat que circula per l’inductor és la mateixa que consumeix l’induït i val:

Té un parell d’engegada de l’ordre de 2,5 a 4,5 vegades el parell nominal.

Per tant, Γ = K Φ Ii = K’ Ii2

La velocitat del motor en sèrie és inversament proporcional a la càrrega. El motor no pot treballar en buit ja que el flux serà menyspreable i el motor s’embalarà perillosament.(inestable)

Les seves característiques el fan molt adequat per a aquells casos en què és necessari arrencar amb càrrega, com passa en tramvies, trens elèctrics, etc.

φε·

'

Kn =

Motors de CC: Motor en derivació o shunt.


L’equació del circuit elèctric de la màquina és:

El reòstat en sèrie amb l’induït ens permet limitar i regular la intensitat en engegar el motor.

El parell d’engegada és de prop d’1,5 a 2,5 vegades el parell nominal, ja que en el moment d’engegar la intensitat d’excitació Id no varia i, per tant, tampoc el flux.

Té una gran estabilitat de funcionament. Quan funciona en buit o a plena càrrega la velocitat varia molt poc, entre un 5 i un 10 %.

Adequat per a l’accionament de maquinària sotmesa a variacions de càrrega constants, per exemple, les màquines eina.

RAc

COL

RRr

VVaI ++

−= 2

Motors de CC: Motor compound.


El camp magnètic resultant és la suma del camp magnètic sèrie i shunt ΦT = Φs + Φd.. En aquest cas, les equacions del motor són:

Reuneix propietats dels motors en sèrie i dels motors shunt. Presenta un parell d’engegada superior al del motor shunt, gràcies a l’enrotllament d’excitació en sèrie.

Té un marge de variació de velocitat més gran que el motor shunt i la velocitat disminueix en augmentar la càrrega, però no té el perill d’embalar- se quan funciona en buit,És un motor adequat per a màquines de

parell d’engegada elevat i carrega molt variable, com ara compressors i laminadores.

Motors de CC: Motor sèrie. EXEMPLE 5


Motors de CC: Motor compound. EXEMPLE 6


Motors de CC: Motor derivació. EXEMPLE 7


Transformen l’ energia elèctrica que reben a través dels seus borns, en forma de CA, en energia mecànica que subministren a través de l’ eix del motor

Motors de corrent altern (CA)

D’acord amb el principi de funcionament es classifiquen en:Motors síncrons. El seu rotor gira a la velocitat de sincronisme

Motors asíncrons. El seu rotor gira a una velocitat n inferior a la de sincronisme ns. Es fonamenten en l’acció que exerceix el camp magnètic giratori de l’estator sobre els corrents que indueix en el rotor, per aquest motiu s’anomenen motors d’inducció.

Pel nombre de fases de l’enrotllament estatòric, tenim motors trifàsics, i monofàsics,


L’estator conté el sistema inductor.

És format per:

La carcassa té la funció de servir de suport als diferents òrgans i constitueix l’estructuradel motor.

El nucli magnètic va fi xat a la carcassa i està construït amb un paquet de xapa magnètica en forma de corona i amb ranures longitudinals per allotjar-hi el bobinatge inductor.

El bobinatge inductor té la funció de produir el camp giratori. És format per tres enrotllaments de fil o platines de coure.

La caixa de borns serveix per connectar el motor a la xarxa elèctrica. Disposa de sis borns on van connectats els principis i els fi nals de cada enrotllament.


Motors de CA: Motors d’inducció trifàsics.

Constitució

El rotor constitueix el sistema induït. Bàsicament és format per un eix, suportat per coixinets, i un paquet cilíndric de xapa magnètica, amb ranures longitudinals per allotjar-hi els conductors del bobinatge induït. D’acord amb el tipus de bobinatge, poden ser de gàbia d’esquirol o bobinats.

Rotor de gàbia d’esquirol o en curtcircuit. Es construeix amb barres de coure o d’alumini, amb els extrems curtcircuitats amb anells del mateix material.

Rotor bobinat. Porta un bobinatge trifàsic de fil de coure, connectat en estrella; els tres extrems lliures es connecten a tres anells de bronze o llautó, disposats sobre l’eix, i mitjançant les escombretes es tanca el circuit rotòric amb unes resistències que constitueixen el reòstat d’engegada del motor.



Constitució

Si disposem d’un imant permanent i entre els seus pols hi col·loquem una espira rectangular de coure que pot girar sobre el seu eix, en fer girar l’imant l’espira també es posa a girar, i tracta de seguir-lo.

En girar l’imant i amb ell el camp magnètic, l’espira queda sotmesa a una variació de flux que crea una FEM i com a conseqüència un corrent induït, ja que l’espira és en curtcircuit. Per l’acció del camp sobre el corrent es genera un parell de forces que fa girar l’espira.

D’acord amb la llei de Lenz, el corrent induït s’oposa a la causa que el provoca; per tant, l’espira girarà en el mateix sentit que l’imant.

L’espira gira a una velocitat inferior a la de l’imant, ja que si girés a la mateixa velocitat no estaria sotmesa a una variació de flux i no s’engendraria una FEM induïda.




El camp magnètic giratori s’aconsegueix alimentant tres bobines equidistants amb tres corrents alterns desfasats 120°, és a dir, un CA trifàsic.

Amb aquesta disposició s’obté un camp magnètic giratori d’amplitud constant que gira a una velocitat ns que depèn de la freqüència del corrent, anomenada velocitat de sincronisme.



Principi de funcionament (I)Creació d’un camp magnètic giratori.

Velocitat de sincronisme (ns) Es la velocitat del camp giratori, que depèn de la freqüència f de la xarxa d’alimentació i dels parells de pols p de l’estator.

La velocitat del rotor n és inferior a ns, normalmententre l’1 i el 7%, la qual cosa depèn de si el motor treballa en buit o a plena càrrega.

La velocitat de lliscament nr o lliscament del motor és: nr = ns – n

El lliscament relatiu s



Característiques

[ ]1min·60 −=p

fns

ns

n

n

nns r

s

s =−=

La potència activa (W) absorbida de la xarxa elèctrica del motor subministra l’energia mecànica que cedeix a l’eix, que és la potència útil, Pu, i les pèrdues magnètiques, PFe, elèctriques Pcu, i mecàniques del motor. El seu valor és calcula com el de qualsevol càrrega trifàsica.

ϕcos3 ⋅⋅⋅= LLabs IVP

Potència nominal : és la que caracteritza el motor i correspo a la potència útil quan funciona a plena càrrega.Potència reactiva (VAr) : és la potència que el motor absorbeix de la xarxa per crear el camp magnètic.

Potència aparent (VA) que la xarxa subministra al motor



Característiques

Rendiment : quocient entre potència útil i potència absorbida.

ϕ·sin··3 LLabs IVQ =

22absabsabs QPS += LLabs IVS ··3=

abs

u

P

P=η

Intensitat (A) que el motor absorbeix de la xarxa :

.. =⋅⋅⋅

=⋅⋅

=ηϕϕ cos3cos3 L

u

L

abs

V

P

V

PI



CaracterístiquesParell motor (Nm):

602

nPP uu

⋅⋅==Γ

πω

Exemple 8



Placa de característiques



Exemple 9

Exemple 10



Corba de característica mecànica

Qualsevol augment de càrrega que impliqui un parell motor superior a ΓK fa que el motor s’aturi.

La intensitat en engegar el motor és molt superior a la In.

Els motors monofàsics són motors de poca potència, d’aplicació és el sector dels electrodomèstics i el de les màquines eina portàtils. Els més utilitzats són:

el motor d’inducció amb bobinatge auxiliar

el motor universal.


Motors de CA monofàsics

Són molt semblants als motors d’inducció trifàsic, però tenen un única bobina a l’estator,alimentada per un CA monofàsic.

En comptes d’un camp magnètic giratori, es crea un camp magnètic alternatiu d’amplitud variable. Per aquest motiu no es genera parell d’arrencada entre el rotor i l’estator i el motor no pot començar a girar per si sol. Però si impulsem el rotor manualment aquest començarà a girar.

A la pràctica s’afegeix un bobinat auxiliar, desfasdat del principal, que només treballa en el moment de l’arrencada, produint un camp giratori i donat al motor el parell necessari per començar a girar.



Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar

En l’estator s’hi allotja el bobinatge inductor principal i el bobinatge auxiliar, desplaçats 90° sobre l’estator.

Normalment disposa d’un sistema d’accionament centrífug que desconnecta automàticament el bobinatge auxiliar de la xarxa quan la velocitat del rotor arriba al 75 % de la velocitat de sincronisme.

El parell d’engegada d’aquest motor està comprès entre Γa = 0,75 ÷ 2 Γn, per tant, s’utilitza en aplicacions en què el motor hagi d’arrencar en buit o amb càrregues moderades.



Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De fase partida

És igual que el de fase partida, però amb un condensador en sèrie amb el bobinatge auxiliar.

D’aquesta manera s’aconsegueix que el desfasament entre I1 i I2 sigui pràcticament de 90° i s’obté un parell d’engegada d’aproximadament Γa = 3,5 Γn, que fa que aquest motor sigui molt adequat per a aplicacions en què és necessari arrencar amb càrrega, com ara en una rentadora.

En aquest motor també s’utilitza la desconnexió automàtica del bobinatge auxiliar.



Motors d’inducció amb bobinatge auxiliar: De condensador

Pot funcionar tant amb corrent continu com amb corrent altern, sense que les seves característiques de funcionament, com ara velocitat, parell, potència, etc., pateixin variacions sensibles.

Es tracta d’un motor de CC amb excitació en sèrie amb l’estator construït amb xapa laminada, per reduir les pèrdues magnètiques.

La característica parell-velocitat del motor universal és igual que la del motor de CC en sèrie, per la qual cosa no és adequat per operar a velocitat constant, però són màquines de dimensions petites i ofereixen un parell motor més alt que qualsevol altre motor monofàsic.

Aquest tipus de motor el trobem a les aspiradores, als trepants portàtils i a altres eines portàtils.



Motor universal

Els motors pas a pas es un tipus de motor síncron dissenyat per girar un nombre determinat de graus α, anomenat pas, cada vegada que s’aplica un impuls elèctric adequat a les bobines de l’estator.

Formats per una part fixa, l’estator, constituït per bobines que excitades adequadament crearan un camp magnètic giratori, i una part mòbil, el rotor, que és un imant permanent que seguirà el camp giratori de l’estator.

Aquest pas pot variar des de 90º fins a tan sols 0,72º. En el primer cas, només es necessitarien 4 passos perquè el rotor fes una volta completa, i en canvi 500 passos en el segon.

S’alimenten per mitjà d’una font de CC i un circuit electrònic, que és el que controla els impulsos i el sentit del corrent a les bobines de l’estato



Motor pas a pas

El transformador és una màquina estàtica que permet variar el voltatge i la intensitat del corrent altern, mantenint-ne la freqüència.

Els transformadors són constituïts bàsicament per un circuit magnètic i pels enrotllaments primari i secundari.El circuit magnètic és l’encarregat d’acoblar magnèticament els enrotllaments. És format per columnes o nuclis on es col·loquen els enrotllaments i les culates que tanquen el circuit magnètic.Els enrotllaments es fan amb fils i platines de coure, d’acord amb la intensitat que han de suportar.

5.4 Transformadors

Constitució

En connectar el primari a una xarxa de CA, s’estableix un flux variable en el circuit magnètic, que indueix una FEM εp en el primari i una FEM εs en el secundari de manera que el primari es comporta com un receptor, ja que rep l’energia de la xarxa elèctrica i el secundari com un generador, ja que alimenta el circuit d’utilització.La relació que hi ha entre el nombre d’espires de l’enrotllament primari Np i les del secundari Ns s’anomena relació de transformació rt

5.4 Transformadors


5.4 Transformadors

El transformador ideal

Funcionament en buit

dt

dN pp

φε −=dt

dN ss

φε −=

pmàxp Nf ···44,4 φε =

smàxs Nf ···44,4 φε =

s

p

s

pt N

Nr ==

εε

Funcionament en càrrega

s

p

p

s

s

p

s

pt N

N

I

I

V

Vr ====

εε

ss V=ε21 PP = pp V=ε

ssPp II ·· εε =ssPp IVIV ·· =

S’han de tenir en compte les resistències òhmiques dels enrotllaments, Rp i Rs.

Hi ha flux dispers al primari i al secundari.

En el circuit magnètic hi ha pèrdues per histèresi i per corrents de Foucault.

Malgrat això, com que el transformador és una màquina de rendiment elevat, s’accepta que:

5.4 Transformadors

El transformador real

dpφφφ +=1

El rendiment d’un transformador valdrà

dsφφφ −=2

Com que no té pèrdues mecàniques, perquè és una màquina estàtica, el rendiment del transformador és molt elevat.

5.4 Transformadors

Exemple 11

5.4 Transformadors

Exemple 12

3.Transformadors elèctrics

http://www.youtube.com/watch?v=db8vun1_AA4&feature=related

ti 2. t-5.maquines electriques

Documents