Bajar programa de calculos de tranformadores
TRANSFORMADOR
Es aquel dispositivo capaz de modificar alguna característica de la energía eléctrica y su principio estructural en dos bobinas con dos o más devanados o arrollamientos alrededor de un centro común llamado núcleo. El núcleo es el elemento encargado de acoplar magnéticamente loa arrollamientos de las bobinas primaria y secundaria del transformador. Esta construido superponiendo numerosas chapas de aleación acero silicio, fin de reducir las perdidas por histéresis magnética y aumentar la resistividad del acero. Su espesor suele oscilar entre 0,30 y 0,50 mm. La forma más sencilla de construir el núcleo de un transformador es la que consta de tres columnas, las cuales se cierra por las partes superior e inferior con otras dos piezas llamadas yugo o culata.
Con el fin de facilitar la refrigeración del transformador los núcleos disponen de unos canales en su estructura que sirven para que circule el aceite de refrigeración. En los transformadores trifásicos, los núcleos se disponen en tres columnas unidas a sus respectivos yugos superior e inferior.
Los transformadores tienen la capacidad de transformar el voltaje y la corriente a niveles más altos o más bajos. No crean por supuesto, la energía a partir de la nada; por lo tanto, si un transformador aumenta el voltaje de una señal, reduce su corriente; y si reduce el voltaje de la señal, eleva la corriente. En otras palabras, la energía que fluye a través de un transformador, no puede ser superior a la energía que haya entrado en él.
Relación de vueltas
La relacion que exista entre las vueltas del primero y del secundario determina la relacion del voltaje del transformador.
Relación 1.1. El voltaje y la corriente del primario se transmiten sin alteraciones al secundario. Con frecuencia a este se le designa como transformador de aislamiento.
De elevación: El voltaje se aumenta por la relación de vueltas; así, una relación de 1:5 elevara en un voltaje de 5 voltios en el primario a un voltaje de 25 voltios en el secundario.
De reducción: El voltaje se reduce por la relación de vueltas. Así, una relación de 5:1 disminuirá un voltaje de 25 voltios en el primario a un voltaje de 5 voltios en el secundario.
TRANSFORMADORES
El transformador es una aplicación importante de la inductancia mutua, un transformador tiene un devanado primario LP conectado a una fuente de voltaje que produce una corriente alterna, mientras que el devanado secundario LS esta conectado a través de una resistencia de carga RL. El propósito del transformador es transferir la potencia del primario que es donde esta conectado al generador al secundario, donde el voltaje inducido en el secundario es capaz de producir corriente en la resistencia de carga conectada a través de LS.
Aunque el primario y el secundario no están conectados entre si, la potencia en el primario esta acoplada al secundario por medio del campo magnético que existe entre los dos devanados. Cada vez que la carga requiera un voltaje mayor o menor al proporcionado por el generador, el transformador puede aumentar o disminuir el voltaje de aquel si se incrementa o decrementa él numero de vueltas del devanado secundario LS (comparado con las vueltas del primario LP) a fin de proporcionar la cantidad de voltaje necesaria en el secundario.
RELACION DE VUELTAS: El cociente entre él numero de vueltas en el primario y el secundario es la relación de vueltas del transformador.
Por ejemplo, 500 vueltas en el primario y 50 en el secundario dan una relación de vueltas de 500/50 o 10:1.
RELACIÓN DE VOLTAJE
Con un acoplamiento unitario entre el primario y el secundario, el voltaje inducido en cada vuelta del secundario es igual al voltaje inducido en cada vuelta del primario. Por tanto, la relación de voltajes se encuentra en la misma proporción que la relación de vueltas:
Cuando el secundario tiene un mayor numero de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un numero menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea el caso, la relación siempre se da en términos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario.
Estos cálculos solo son validos para transformadores con núcleo de hierro donde el acoplamiento es unitario. Los transformadores con núcleo de aire para circuitos de RF son, en general, sintonizados para resonancia. En este caso, se considera el factor de resonancia en lugar de la relación de vueltas.
CORRIENTE EN EL SECUNDARIO
De acuerdo con la ley de Ohm la cantidad de corriente en el secundario es igual al voltaje en este dividiendo entre la resistencia del circuito del secundario.
POTENCIA EN EL SECUNDARIO
La potencia disipada por RL en el secundario es IS2 * RL o VS* IS
Es importante notar que la potencia empleada por la carga en el secundario, es proporcionada por el generador conectado al primario. El proceso por medio del cual la carga obtiene la potencia del generador conectado al primario es el siguiente:
Cuando circula por el secundario, el campo magnético de este se opone a la variación del flujo asociado con la corriente en el primario. Entonces, el generador debe proporcionar mas corriente al primario para mantener el voltaje autoinducido a través de LP y del voltaje desarrollado por inducción mutua en el secundario LS. Si la corriente en el secundario duplica su valor, como consecuencia de disminuir a la mitad la resistencia de carga, la corriente en el primario también se duplica con el fin de proporcionar la potencia requerida en el secundario. Por consiguiente, el efecto que la potencia en la carga del secundario ejerce sobre el generador es igual a que si RL estuviese conectada en el primario, con excepción de que en el secundario, el voltaje a través de RL se incrementa reduce de acuerdo con la relación de vueltas.
RELACIÓN DE CORRIENTE
Cuando no existen perdidas en el núcleo del transformador, la potencia en el secundario es igual a la potencia en el primario. La relación de corriente es el inverso de la relación de voltaje; esto es, aumentar el voltaje en el secundario significa disminuir la corriente en el primario y viceversa. El secundario no genera potencia, solo la toma del primario. Por tanto, el aumento o disminución de la corriente, en términos de la que circula por el secundario (IS), esta determinada por la resistencia de carga conectada a través de este.
Como ayuda para llevar a cabo estos cálculos, recuérdese que el lado que tiene el mayor voltaje es por el que circula la menor corriente. L voltaje V y la corriente I en el primario y en el secundario se encuentran en la misma proporción que el numero de vueltas en el primario y en secundario.
EFICIENCIA DEL TRANSFORMADOR
La eficiencia se define como el cociente de la potencia de salida y de la entrada x 100.
Autor desconocido, material recogido del web
Otro material recogido del web sobre trafos
diseño en Excel que sera útil y puede dar luces para el diseño de un transformador.para explicar el manejo de la misma para que puedan con facilidad tener la información necesaria. Puede existir un mínimo margen de error en los cálculos que no será de consideración.
RECOMENDACIONES:
Únicamente se ingresará información en las áreas donde los números están
en color verde, las de color rojo contienen las fórmulas de cálculo.
INFORMACION DEL PRIMARIO:
En esta sección de la hoja se ingresará el voltaje de C. A., probablemente al
terminar de ingresar toda la información, es decir, la del secundario o
secundarios, habrá necesidad de redondear el número de amperios del primario
para encontrar el calibre de alambre correcto, esto se hará donde indica la
flecha, en el ejemplo el resultado indica .501 amperios y se redondeo a .500
dando un calibre No. 23. Puedes auxiliarte con la tabla en "Calibre
alambre". También indica el núemro de vueltas para este
devanado(embobinado)
INFORMACION DEL SECUNDARIO:
Aquí tenemos información para 3 secundarios cuando se haga necesario, de lo
contrario se utilizará la sección "INFORMACION SECUNDARIO 1". El
procedimiento en este caso es el mismo que en el primario, si hay necesidad de
ajustar el amperaje habrá que buscar el valor que genere el calibre del
alambre. En el caso de los secundarios, en lo que se refiere al número de
vueltas es recomendable agregar un 5% al total que indique para compensar la pérdida
de energía al transferirse del primario al secundario(s).
DIMESIONES DEL NUCLEO:
En este caso, si tenemos un núcleo disponible se miden las partes que se indica
en esta sección y se ingresan para determinar si puede sernos útil, o bien
comprar uno y darle al vendedor las especificaciones del transformador que
queremos construir. Aquí como se puede ver, toda vez que se ingresa la
información del núcleo, no determina la disponibilidad interna que tenemos de
este, además de indicarmos estimatibamente que número de vueltas por pulgada
lineal tendrán los devanados y el núemro de capas de que constará.
Y en la parta última "ESPESOR TOTAL QUE SE NECESITARA", esta nos dá
una idea del espacio que ocuparán los devanados dentro de la ventanilla.
CONSTRUCCION DEL TRANSFORMADOR:
Se tiene ya todo lo referente al diseño y con esta información se procede a la
construcción del transformador.
Lo primero que se tiene que hacer es construir la forma donde se colocarán los
devanados(embobinados). Esta puede ser de fibra, cartón o papel grueso y
resistente. El largo debe de cubrir el largo de la ventanilla(las tiras de
aislamiento deben de cortarse del largo correcto para que no queden montados los
extremos).
Teniendo esto preparado se procede a enrollar el primario, procurando que quede
muy parejo y sin separación alguna y sin que se monte una sobre la otra en la
misma capa. Lo mejor para este proceso es un torno adecuado con un cuenta -
vueltas y que gire a una velocidad moderada. púedes ingeniartelas para
construir uno, los devanados deben de cubrir toda la forma, lo mismo que las
capas de aislamiento entre bobinas a fin de evitar que los alambres toquen el núcleo
de hierro cuando quede armado el transformador.
Para evitar el paso de disturbios que puedan existir en la línea de C.A. a los
secundarios, es recomedable cubrir el primario con una lámina delgada de
cobre(BLINDAJE ELECTROSTÁTICO), separada de este por medio de una capa de
material aislante(papel u otro), de preferencia tela especial impregnada que se
conoce con el nombre de "Tela imperio".
DEVANADO DEL SECUNDARIO O SECUNDARIOS:
Luego del blindaje electrostático se coloca otra capa aislante y se procede a
devanar el secundario de alto voltaje (si lo hubiere) y a continuación los
secundarios de bajo voltaje o el secundario de bajo voltaje. Si hay más de un
secundario se recomienda colocar una capa de aislamiento entre estos, gruesa
después del secundario de alto voltaje yh delgadas entre los de bajo voltaje.
LOs extremos de cada devanado se deben de dejar lo sificientemente largos. si
los alambres son muy finos se bede de colocar alambres más gruesos(en los
extremos) y soldar las puntas a estos.
Cuando uno o más secundarios requieran de derivaciones, se debe procurar que
esta queden en uno de los extremos de la capa para evitar la posibilidad de un
corto circuito ocasionado al correr el alambre de la derivación a lo largo del
devanado. Sí este es indispensable el tramo atravesado se corre entre el doblez
de una tira de cinta de algodón. La derivación se puede obtener de 2 formas:
Enrollando 2 bobinas exactamente iguales, una al lado de la otra; o bien,
devanando una sobre la otra. En ambos casos las 2 bobinas se conectarán en
serie y de esta conexión se saca la derivación central. El primer método
presenta mejores características eléctricas, pero el segundo es más fácil de
llevar a cabo.
Al terminar de enrollar el secundario o el último secundario, se coloca una
fina capa final de aislamiento, misma que puede servir para anclar las puntas de
conexión, que previamente se han cubierto con canutillos o forros de colores,
para identificarlas.
Cuando se van a emplear terminales montadas en el mismo embobinado, estas pueden
remacharse en una hoja delgada de fibra, la cual se asegura al embobinado con
cinta aisladora y una capa final de papel adhesivo, en este se puede indicar los
voltajes de las terminales, a las cuales se sueldan las puntas de la bobinas. Es
recomendable que cuando se terminado de fabricar el tranformador, sumergirlo en
barníz aislador, se deja secar y luego se monta en el núcleo.
Para terminar quiero decir que el uso de la cartas gráfica es muy importante
para encontrar el área transversal del núcleo, para esto usamos la carta
"vatios de potencia", específicamente el área transversal del núcleo
es la parte central si se trata de uno tipo "B", en el caso de los núcleos
tipo "D" será cualquiera de sus lados. Si vemos el ejemplo del diseño
en la hoja electrónica, en esta carta tenemos 2 líneas, "A" y
"B", asi como en la parte de abajo horizontalmente tenemos los vatios
de 0 a 100 y la otra de 100 a 10000; en el ejemplo de la hoja electrónica
tenemos que nuestro transformador será de 60 vatios, buscamos en la línea
"A" 60 hasta encontrar la línea ("A"), luego con una regla
buscamos las pulgadas , las cuales estan de forma vertical y nos da 1.1"
esta es la dimensión "L" del núcleo para el transformador, no está
demás decir que al tratarse de un núcleo con esta área transversal, los lados
de este tendrán la mitad (.55")en la parte exterior.
Se que existen programas más completos y exactos en un ciento por ciento, lo
que trato con esto es que tengan bases de donde partir para la fabricación de
un transformador.
para ver formulario en formato XLS (Exel)
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programa de calculos de tranformadores
© Copyright Hugo Méndez - 19/03/2002 luis frino 2003