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Universidad de Cundinamarca UdeC Facultad de Ingeniería – Programa de Ingeniería Electrónica

TRANSFORMADORES DE ALTA FRECUENCIA Jimmy A. Rodríguez Amézquita [email protected]

Resumen: Un transformador es un dispositivo que cambia la potencia eléctrica alterna con un nivel de voltaje a potencia eléctrica alterna con otro nivel de voltaje mediante la acción de un campo magnético. Un transformador eléctrico no modifica la potencia que se le suministra, es por esta característica que desde su invención el transformador se ha convertido en herramienta fundamental para el manejo de sistemas de potencia. Consta de dos bobinas de alambre conductor enrolladas alrededor de un núcleo rectangular de material ferromagnético, la bobina que se conecta a la fuente de potencia se llama devanado primario y la que se conecta a la carga se denomina devanado secundario.

los sistemas de transmisión que en esa época eran de corriente directa y presentaban limitaciones técnicas y económicas. Un transformador cambia un nivel de voltaje alterno en otro nivel de voltaje sin afectar la potencia ni la frecuencia que se suministra. Todo esto se debe al principio de inducción magnética. Para un transformador de alta frecuencia se deben tener en algunos factores a continuación descritos.

2. Transformadores frecuencia.

de

alta

Los trasformadores trabajando a alta frecuencia tienen atenuaciones por encima de la frecuencia de corte, esta frecuencia de corte está dada por la ecuación 1:

Los trasformadores tiene especial comportamiento dependiendo a la frecuencia a la que se trabajen, para aplicaciones a alta frecuencia se deben tener en cuanta consideraciones especiales Ecuación 1.

Palabras clave: Transformador, devanados, frecuencia.

1.

INTRODUCCIÓN

La invención del transformador, data del año de 1884 para ser aplicado en

La figura 1 muestra las perdidas en función de la frecuencia de un material determinado de núcleo, estas relacionan las pérdidas del núcleo con la densidad de flujo para diversos valores de frecuencia.

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debe al circuito resonante en serie establecido por los elementos inductivos y capacitivos del circuito equivalente. En la región del pico, el circuito resonante en serie está en, o cerca de su estado resonante sintonizado. Figura 1. Relación entre las pérdidas en el núcleo y máxima densidad de flujo, para un determinado material de núcleo

Para frecuencias altas los elementos capacitivos y las reactancias de fuga del primario y del secundario deben ser considerados como se muestra en la figura 2. Con fines de análisis los efectos de Cn y Cs aparecen como un capacitor concentrado C en la red reflejada de la Figura 2; Cp no aparecerá ya que predominara el efecto de C. Conforme la frecuencia de interés aumenta la reactancia capacitiva (Xc=1/2πfC) disminuirá hasta el punto en que tendrá un efecto de corto en el circuito del secundario del transformador, ocasionando que VL disminuya en magnitud.

Figura 3. Curva de la respuesta en frecuencia de un tranformador

Se construyen distintos tipos de ferritas que se comportan dentro de un rango de respuestas esperadas a frecuencias establecidas, cada tipo ofrece características deseables (elevada permeabilidad eficaz, bajas perdidas, estabilidad durante largo tiempo coeficiente de temperatura controlado) dentro de un determinado margen de frecuencias para el que se recomienda. Se puede encontrar información técnica más completa en los catálogos de cada ferrita, en la tabla 1 podemos encontrar algunas generalidades.

Figura 2. Circuito equivalente reflejado de frecuencia alta

En la figura 3. Se muestra una curva típica de respuesta de frecuencia de un trasformador de núcleo de hierro. Para las regiones de frecuencia alta y baja, el elemento primario responsable del decaimiento está indicado. El efecto pico que ocurre en la región de frecuencia alta se

Tabla 1. Generalidades de algunas ferritas trabajando a frecuencias establecidas.

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3. CONCLUSIONES  Es importante determinar la frecuencia a la que va a trabajar el trasformador para escoger correctamente los materiales con los cuales se va a construir.  El circuito equivalente del transformador a alta frecuencia es diferente por lo tanto el análisis se debe desarrollar de una forma diferente, siguiendo los lineamientos establecidos.

4. BIBLIOGRAFÍA CHAPMAN, Stephen. MÁQUINAS ELÉCTRICAS, Tercera Edición. Ed Mc Graw Hill. BOYLESTAD, Robert L. INTRODUCCION AL ANALISIS DE CIRCUITOS, Décima Edición. Ed Prentice Hall. GONZALES, Adolfo. DISEÑO DE TRANSFORMADORES CON FERRITAS LINEALES. Documento (pdf). Universidad Tecnológica Nacional. www.webelectronica.com