Informe Transformadores 6x19
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UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES TRANSFORMADORES ELECTROMAGNETISMO: PRÁCTICA NÚMERO 9 Manuel Alejandro Rosero Freddy Stiven Gómez Brian García 1. RESUMEN: Este informe se redactó con el fin de documentar la practica número 9 del laboratorio de electromagnetismo en el cual se busca analizar y entender el efecto generado por la combinación de distintos transformadores, con distintas características, además se recolectaran datos con el fin de observar la diferencia entre estos cuando se varia el valor de lo condensadores y el material de el núcleo utilizado para el procedimiento. 2. OBJETIVOS
Comprobar las aplicaciones de la Ley de Inducción de Faraday.
Identificar las relaciones entre variables eléctricas en los transformadores.
Observar las aplicaciones de los transformadores.
3. MARCO TEORICO Para la realización de la práctica, fue necesario realizar una consulta previa de temas y términos necesarios para la correcta comprensión de este; en este caso se consultó la teoría básica de que es un transformador, sus propiedades, como funciona, etc. 3.1 TRANSFORMADORES ELECTRICOS Se denominan transformadores eléctricos a los dispositivos capaces de aumentar o disminuir la tensión en circuito de corriente alterna, esto en un transformador ideal manteniendo la potencia, es decir, en estos (transformadores ideales) la potencia que entre es igual a la que sale, aunque en dispositivos electrónicos reales existe un porcentaje mínimo de disipación de potencia.
1
Símbolo general de un transformador.
Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario. 3.1.1 FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR ELECTRICO Este elemento eléctrico se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, debido a la variación de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce la inducción de un flujo magnético variable en el núcleo de hierro. Este flujo originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensión en el devanado secundario dependerá directamente del número de espiras que tengan los devanados y de la tensión del devanado primario.
Representación del funcionamiento de un trasformador.
3.2 VARIAC El Variac es un transformador con varios devanados reductores conectados a un conmutador rotativo, con el fin de reducir el voltaje AC desde el devanado primario, esa cualidad lo convierte en una fuente variable de AC la cual es ideal para hacer reparaciones en fuentes conmutadas. Esto hace que su uso principal sea el de comprobar si una fuente está funcionando correctamente puesto que se varia el Variac y se observa el comportamiento de la fuente estudiada.
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4. MATERIALES Para el desarrollo de la práctica, y según lo indicado en la guía del laboratorio son necesarios los siguientes materiales: 1. 1 Variac o Fuente de voltaje ca variable de 0 a 10 V (mínimo) a 60 Hz. 2. 2 Multímetros. 3. 1 Juego de bobinas con diferente número de vueltas. 4. Conectores. 5. Núcleos de hierro. 6. 1 regla
5. PROCEDIMIENTO Como ya se comprendió en el marco teórico de este informe, un transformador está conformado por dos bobinas una primaria y secundaria, donde la única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo, núcleo que puede estar constituido por distintos materiales. En nuestra práctica se tomaran bobinas con diferente número de vueltas, para así generar el efecto de un transformador, además se variara el material del núcleo usado, para observar la variación del rendimiento del transformador en función de esta variación; esto se realizó de la siguiente manera: 5.1 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE AIRE.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina, de número de vueltas conocido.
Se acerca una segunda bobina de número de vueltas conocido, a nuestra primera bobina, estas deben estar a una distancia conocida y con sus núcleos alineados.
Se procede a conectar el Variac, encenderlo y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Como lo indica nuestra tabla de datos, se debe realizar este procedimiento para las distancias de 3.0, 2.0, 1.0 (cm).
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de aire’ para nuestro transformador.
3
Esquema básico, transformador con núcleo de aire.
5.2 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO RECTO.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
Se inserta el núcleo de hierro para ambas bobinas (ambas de numero de vueltas conocido), de tal forma que estas queden a una distancia conocida.
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina
Se procede a encender el Variac y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Como lo indica nuestra tabla de datos, se debe realizar este procedimiento para las distancias de 3.0, 2.0, 1.0 (cm).
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de hierro recto’ para nuestro transformador.
Esquema básico, transformador con núcleo de hierro.
5.3 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO EN U.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
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Se insertan ambas bobinas en el núcleo de hierro en u (bobinas con número de vueltas conocido).
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina
Se procede a encender el Variac y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de hierro en u’ para nuestro transformador.
Esquema básico, transformador con núcleo de hierro en u.
5.3 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO EN U CERRADO.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
Se insertan ambas bobinas en el núcleo de hierro en u (bobinas con número de vueltas conocido).
Se coloca el núcleo de hierro recto encima de nuestro núcleo de hierro en u, y se procede a asegurarlo.
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina
Se procede a encender el Variac y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de hierro en u’ para nuestro transformador.
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Esquema básico, transformador con núcleo de hierro en u cerrado.
6. ANALISIS Y OBTENCION DE DATOS. En base a la realización del procedimiento anteriormente documentado, se obtuvieron y organizaron los datos de la siguiente manera:
NUMERO DE VUELTAS Primaria 1000 1000 1000 1000 1000 1000 500 500 500 250 250 250 125 125 125
Secundaria 1000 1000 1000 500 500 500 1000 1000 1000 500 500 500 500 500 500
NUMERO DE VUELTAS Primaria 500 500 500 125 125 125
Secundaria 1000 1000 1000 500 500 500
NUCLEO DE AIRE RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 1 3cm 10 0.46 1 2cm 10 0.62 1 1cm 10 0.82 ½ 3cm 10 0.26 ½ 2cm 10 0.34 ½ 1cm 10 0.48 2 3cm 9.62 0.62 2 2cm 9.54 0.83 2 1cm 9.58 1 2 3cm 8.7 0.97 2 2cm 8.7 1.34 2 1cm 8.7 1.77 4 3cm 7.3 1.15 4 2cm 7.34 1.53 4 1cm 7.34 2.06 NUCLEO DE HIERRO RECTO RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 2 3cm 9.95 6.24 2 2cm 9.92 6.82 2 1cm 9.93 8.6 4 3cm 8.7 11.9 4 2cm 8.8 14.86 4 1cm 8.8 17.8
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RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 0.046 0.062 0.082 0.026 0.034 0.048 0.064 0.087 0.104 0.110 0.154 0.203 0.157 0.208 0.280 RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 0.627 0.687 0.86 1.367 1.68 2.02
1000 1000 1000 1000 1000 1000
1000 1000 1000 500 500 500
NUMERO DE VUELTAS Primaria 250 125 125 250
Secundaria 500 500 1000 1000
NUMERO DE VUELTAS Primaria 125 250 250 125
Secundaria 500 500 1000 1000
1 3cm 10.3 3.46 1 2cm 10.3 4.47 1 1cm 10.8 5.31 ½ 3cm 10.8 1.82 ½ 2cm 10.2 2.25 ½ 1cm 10.2 2.67 NUCLEO DE HIERRO CERRADO RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 2 4cm 10.13 20 4 4cm 10.5 46 8 4cm 10.4 82.2 4 4cm 10.11 39.7 NUCLEO DE HIERRO EN U RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 2 4cm 9.64 19 2 4cm 10.3 7.15 4 4cm 10.4 14.3 8 4cm 9 28.1
0.33 0.42 0.49 0.168 0.220 0.204 RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 1.97 4.33 7.90 3.92 RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 1.45 0.69 1.37 3.1
6.1 OBSERVACIONES DE LOS DATOS. ******* ESTA PARTE TE LA MANDA KOKU******* 7. CONCLUSIONES
La eficacia de un transformador depende de sus propiedades y las de sus componentes es decir, material de su núcleo, numero de vueltas en las bobinas que lo componen y la distancia entre estas.
Se pudo observar que la eficacia del transformador depende directamente de la relación que exista entre el número de vueltas de las bobinas que lo componen, siendo esta relación directamente proporcional, es decir entre mayor sea dicha relación mayor va a ser la eficacia que presente el transformador.
8. REFERENCIAS
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A continuación se hace referencia al material utilizado para documentar dentro de este informe gran cantidad de la parte textual, correspondiente principalmente al punto del marco teórico. [1]http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptosbasicos/funcionamiento-de-los-transformadores [2] http://www.sharatronica.com/variac.html [3] http://electronica.yoreparo.com/diseno_electronico/52884.html [4] https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
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Comprobar las aplicaciones de la Ley de Inducción de Faraday.
Identificar las relaciones entre variables eléctricas en los transformadores.
Observar las aplicaciones de los transformadores.
3. MARCO TEORICO Para la realización de la práctica, fue necesario realizar una consulta previa de temas y términos necesarios para la correcta comprensión de este; en este caso se consultó la teoría básica de que es un transformador, sus propiedades, como funciona, etc. 3.1 TRANSFORMADORES ELECTRICOS Se denominan transformadores eléctricos a los dispositivos capaces de aumentar o disminuir la tensión en circuito de corriente alterna, esto en un transformador ideal manteniendo la potencia, es decir, en estos (transformadores ideales) la potencia que entre es igual a la que sale, aunque en dispositivos electrónicos reales existe un porcentaje mínimo de disipación de potencia.
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Símbolo general de un transformador.
Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario. 3.1.1 FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR ELECTRICO Este elemento eléctrico se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, debido a la variación de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce la inducción de un flujo magnético variable en el núcleo de hierro. Este flujo originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensión en el devanado secundario dependerá directamente del número de espiras que tengan los devanados y de la tensión del devanado primario.
Representación del funcionamiento de un trasformador.
3.2 VARIAC El Variac es un transformador con varios devanados reductores conectados a un conmutador rotativo, con el fin de reducir el voltaje AC desde el devanado primario, esa cualidad lo convierte en una fuente variable de AC la cual es ideal para hacer reparaciones en fuentes conmutadas. Esto hace que su uso principal sea el de comprobar si una fuente está funcionando correctamente puesto que se varia el Variac y se observa el comportamiento de la fuente estudiada.
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4. MATERIALES Para el desarrollo de la práctica, y según lo indicado en la guía del laboratorio son necesarios los siguientes materiales: 1. 1 Variac o Fuente de voltaje ca variable de 0 a 10 V (mínimo) a 60 Hz. 2. 2 Multímetros. 3. 1 Juego de bobinas con diferente número de vueltas. 4. Conectores. 5. Núcleos de hierro. 6. 1 regla
5. PROCEDIMIENTO Como ya se comprendió en el marco teórico de este informe, un transformador está conformado por dos bobinas una primaria y secundaria, donde la única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo, núcleo que puede estar constituido por distintos materiales. En nuestra práctica se tomaran bobinas con diferente número de vueltas, para así generar el efecto de un transformador, además se variara el material del núcleo usado, para observar la variación del rendimiento del transformador en función de esta variación; esto se realizó de la siguiente manera: 5.1 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE AIRE.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina, de número de vueltas conocido.
Se acerca una segunda bobina de número de vueltas conocido, a nuestra primera bobina, estas deben estar a una distancia conocida y con sus núcleos alineados.
Se procede a conectar el Variac, encenderlo y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Como lo indica nuestra tabla de datos, se debe realizar este procedimiento para las distancias de 3.0, 2.0, 1.0 (cm).
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de aire’ para nuestro transformador.
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Esquema básico, transformador con núcleo de aire.
5.2 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO RECTO.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
Se inserta el núcleo de hierro para ambas bobinas (ambas de numero de vueltas conocido), de tal forma que estas queden a una distancia conocida.
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina
Se procede a encender el Variac y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Como lo indica nuestra tabla de datos, se debe realizar este procedimiento para las distancias de 3.0, 2.0, 1.0 (cm).
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de hierro recto’ para nuestro transformador.
Esquema básico, transformador con núcleo de hierro.
5.3 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO EN U.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
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Se insertan ambas bobinas en el núcleo de hierro en u (bobinas con número de vueltas conocido).
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina
Se procede a encender el Variac y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de hierro en u’ para nuestro transformador.
Esquema básico, transformador con núcleo de hierro en u.
5.3 TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO EN U CERRADO.
Como medida de precaución, se procede a verificar que el Variac se encuentre apagado y en su mínimo valor de salida.
Se insertan ambas bobinas en el núcleo de hierro en u (bobinas con número de vueltas conocido).
Se coloca el núcleo de hierro recto encima de nuestro núcleo de hierro en u, y se procede a asegurarlo.
Se procede a conectar el Variac a la primera bobina
Se procede a encender el Variac y ponerlo en una salida constante de 10v.
Con los multímetros proporcionados se procede a medir la salida y entrada de voltaje, además de documentar los datos obtenidos en nuestra tabla de valores.
Se disminuye la salida del Variac al mínimo y se procede a apagarlo.
Se debe realizar este procedimiento con todas las posibles combinaciones de bobinas (valores) con ‘núcleo de hierro en u’ para nuestro transformador.
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Esquema básico, transformador con núcleo de hierro en u cerrado.
6. ANALISIS Y OBTENCION DE DATOS. En base a la realización del procedimiento anteriormente documentado, se obtuvieron y organizaron los datos de la siguiente manera:
NUMERO DE VUELTAS Primaria 1000 1000 1000 1000 1000 1000 500 500 500 250 250 250 125 125 125
Secundaria 1000 1000 1000 500 500 500 1000 1000 1000 500 500 500 500 500 500
NUMERO DE VUELTAS Primaria 500 500 500 125 125 125
Secundaria 1000 1000 1000 500 500 500
NUCLEO DE AIRE RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 1 3cm 10 0.46 1 2cm 10 0.62 1 1cm 10 0.82 ½ 3cm 10 0.26 ½ 2cm 10 0.34 ½ 1cm 10 0.48 2 3cm 9.62 0.62 2 2cm 9.54 0.83 2 1cm 9.58 1 2 3cm 8.7 0.97 2 2cm 8.7 1.34 2 1cm 8.7 1.77 4 3cm 7.3 1.15 4 2cm 7.34 1.53 4 1cm 7.34 2.06 NUCLEO DE HIERRO RECTO RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 2 3cm 9.95 6.24 2 2cm 9.92 6.82 2 1cm 9.93 8.6 4 3cm 8.7 11.9 4 2cm 8.8 14.86 4 1cm 8.8 17.8
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RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 0.046 0.062 0.082 0.026 0.034 0.048 0.064 0.087 0.104 0.110 0.154 0.203 0.157 0.208 0.280 RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 0.627 0.687 0.86 1.367 1.68 2.02
1000 1000 1000 1000 1000 1000
1000 1000 1000 500 500 500
NUMERO DE VUELTAS Primaria 250 125 125 250
Secundaria 500 500 1000 1000
NUMERO DE VUELTAS Primaria 125 250 250 125
Secundaria 500 500 1000 1000
1 3cm 10.3 3.46 1 2cm 10.3 4.47 1 1cm 10.8 5.31 ½ 3cm 10.8 1.82 ½ 2cm 10.2 2.25 ½ 1cm 10.2 2.67 NUCLEO DE HIERRO CERRADO RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 2 4cm 10.13 20 4 4cm 10.5 46 8 4cm 10.4 82.2 4 4cm 10.11 39.7 NUCLEO DE HIERRO EN U RELACI DISTANCIA ON DE ENTRE VOLTAJE VUELTA BOBINAS S B2/B1 Primaria Secundaria 2 4cm 9.64 19 2 4cm 10.3 7.15 4 4cm 10.4 14.3 8 4cm 9 28.1
0.33 0.42 0.49 0.168 0.220 0.204 RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 1.97 4.33 7.90 3.92 RELACIO N DE VOLTAJE S V2/V1 1.45 0.69 1.37 3.1
6.1 OBSERVACIONES DE LOS DATOS. ******* ESTA PARTE TE LA MANDA KOKU******* 7. CONCLUSIONES
La eficacia de un transformador depende de sus propiedades y las de sus componentes es decir, material de su núcleo, numero de vueltas en las bobinas que lo componen y la distancia entre estas.
Se pudo observar que la eficacia del transformador depende directamente de la relación que exista entre el número de vueltas de las bobinas que lo componen, siendo esta relación directamente proporcional, es decir entre mayor sea dicha relación mayor va a ser la eficacia que presente el transformador.
8. REFERENCIAS
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A continuación se hace referencia al material utilizado para documentar dentro de este informe gran cantidad de la parte textual, correspondiente principalmente al punto del marco teórico. [1]http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptosbasicos/funcionamiento-de-los-transformadores [2] http://www.sharatronica.com/variac.html [3] http://electronica.yoreparo.com/diseno_electronico/52884.html [4] https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
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