Automatic Diaphragm Limit Determination

Como se sabe, se produce inducción electromagnética sólo cuando existe movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor. En un generador, este movimiento se produce al girar el arreglo de su rotor o de su bobina de campo con una máquina especial. En un dispositivo como un transforma- dor, el cual no tiene partes móviles, un campo magnético móvil se produce por el cambio del valor de la corriente.

Corriente alterna. El campo magnético producido por una

corriente alterna se muestra en la figura 15-2A. Cuando la co- rriente está aumentando, el campo magnético se expande ha- cia afuera del conductor. Conforme disminuye la corriente, el campo magnético se contrae hacia el conductor. Un campo magnético variable como éste puede generar inducción elec- tromagnética.

Corriente continua. Una corriente continua constante no

produce un campo magnético variable. Por esta razón, dicha corriente no puede producir inducción electromagnética. Cuando se tiene que emplear corriente continua en un dispo- sitivo como un transformador, la corriente debe interrum- Fig. 15-2. Campos magnéticos variables:

(A) campo producido por una corriente alterna; (B) campo producido por una corriente continua pulsante.

CONDUCTOR

A

CAMPO MAGNÉTICO

IMPULSOS DE CORRIENTE B

pirse para formar impulsos. La corriente continua pulsante genera un campo magnético variable, que puede causar in- ducción electromagnética (Fig. 15-2B).

Entrehierro magnético. La intensidad del campo magnético

de un imán permanente estacionario puede variarse cam- biando la permeabilidad de su entrehierro o espacio entre sus polos. Él entrehierro varía al mover en su interior una ar- madura de hierro dulce.

Conforme se acerca la armadura al entrehierro, aumenta la permeabilidad de éste. De esta manera se genera un intenso campo magnético entre los polos del imán (Fig. 15-3A). Cuando la armadura se aleja del entrehierro, disminuye la permeabilidad del espacio entre los polos. En este caso, tam- bién disminuye la intensidad del campo magnético (Fig. 15-3B). Este método para cambiar la intensidad de un campo magnético se emplea en una capsula fonocaptora magnética.

TRANSFORMADOR

La palabra transformar significa cambiar. Un transformador se emplea para cambiar el valor del voltaje o corriente en un sistema eléctrico (Fig. 15-4). Si reduce un voltaje, se deno-

mina transformador reductor y si lo incrementa, trans- formador elevador. Algunos transformadores no cambian el valor del voltaje y en este caso se denominan trans- formadores de aislamiento. Tales tranformadores se emplean cuando el equipo eléctrico no debe conectarse a tierra a tra- vés de la línea eléctrica.

Los transformadores se utilizan para cambiar el valor del voltaje en muchos tipos de circuitos; por ejemplo, para cam- biar el voltaje de 120 volts de la red de alimentación en un voltaje necesario para operar circuitos rectificadores. Estos

Fig. 15-3. Campo magnético variable

generado por el cambio de posición de una armadura de hierro dulce dentro de un entrehierro magnético.

Fig. 15-4. Transformadores pequeños:

(A) transformador de audio; (B) transfor­ mador de alto voltaje de salida horizontal de televisión (Triad-Utrad Distributor Di-

visión of Litton Precisión Products Inc.).

A B IMÁN PERMANENTE CAMPO MAGNÉTICO INTENSO ARMADURA A CAMPO MAGNÉTICO DÉBIL B

Fig. 15-5. Operación de un transforma­ dor sencillo.

circuitos se emplean para cambiar la corriente alterna en co- rriente continua en aparatos como radios, receptores de tele- visión y sistemas radiofónicos. La bobina de encendido en el sistema de encendido de un automóvil es un transformador elevador que suministra un alto voltaje a las bujías. Ambos transformadores, el reductor y el elevador, se emplean en sis- temas que distribuyen la energía eléctrica de la centrales eléctricas a las casas.

La operación de un transformador sencillo se muestra en la figura 15-5. Aquí un devanado o bobina del transformador, denominado devanado primario, se conecta a la fuente de energía. El otro, el devanado secundario, está aislado eléctri- camente del devanado primario y se conecta a la carga.

La corriente alterna en el devanado primario produce un campo magnético variable, que induce un voltaje en el deva- nado secundario. Como consecuencia, la energía se transfiere del devanado primario al secundario. Éste es un ejemplo de lo que se conoce como inducción mutua.

Polaridad del voltaje inducido. La polaridad del voltaje

producido por la inducción electromagnética depende de la dirección en la cual las líneas de fuerza magnética atraviesan a un conductor. Puesto que un transformador se opera con co- rriente alterna o con corriente continua pulsante, el campo magnético en torno al devanado primario se extiende y se contrae conforme atraviesa el devanado secundario. Esto sig- nifica que el campo magnético atraviesa el devanado secun- dario primero en una dirección y posteriormente en la otra. Por tanto, el voltaje inducido a través del devanado secunda- rio de cualquier transformador es un voltaje alterno.

Núcleos de transformador. El transformador en la figura

15-5 es un transformador con núcleo de aire. Las bobinas de transformadores que operan, ya sea con corrientes alternas de menos de 20 000 hertz o con corrientes continuas pulsan- tes, se devanan alrededor de núcleos de hierro. A pesar de sus nombres, estos núcleos se fabrican con frecuencia con delgadas hojas de acero a las cuales se añade una pequeña cantidad de silicio; estas hojas se llaman laminaciones. En la figura 15-6 se muestran dos tipos de núcleos y devanados que

DEVANADO

PRIMARIO DEVANADO SECUNDARIO

VOLTAJE ALTE RNO CAMPO MAGNÉTICO

VARIABLE

se emplean por lo común en transformadores con núcleo de hierro.

Con núcleos de hierro pueden generarse campos magnéti- cos intensos en un transformador. Esto, también, permite que se transfiera una gran cantidad de energía del devanado pri- mario al secundario.

Un núcleo laminado, en contraposición con el sólido, se emplea para reducir la cantidad de energía desperdiciada (disipada) en forma de calor. Una parte de ese calor lo produ- cen las corrientes parásitas o de Foucault. Dichas corrientes se inducen en el núcleo de un transformador. Otras pérdidas de energía en el núcleo del transformador se conocen como pérdidas por histéresis. Éstas son el calor producido dentro de un núcleo cuando sus dominios magnéticos tratan de ali- nearse por sí mismos con los cambios de polaridad de un campo magnético generado por una corriente alterna.

Valor del voltaje inducido. El valor del voltaje inducido a través del devanado secundario depende del número de vuel- tas de alambre que tiene éste en comparación con el número de vueltas del devanado primario. Lo anterior se denomina razón de vueltas del transformador. Si el devanado secunda- rio tiene la mitad de vueltas que el del primario, el voltaje se reducirá a la mitad del voltaje del devanado primario (Fig. 15-7A). Si el devanado secundario contiene el doble de vuel- tas que el devanado primario, el voltaje se elevará al doble del voltaje del devanado primario (Fig. 15-7B).

Fig. 15-6. Tipos de núcleos empleados

en transformadores con núcleos de hie­ rro.