Sección Técnica por OA4BHY
Incluimos el Tema Transformadores completo.
Diseño de Transformadores
1ra. Parte
Tanto en la radioafición como en otras actividades, cuando nosotros mismos elaboramos nuestras cosas, en este caso los equipos o accesorios y componentes, el gusto al utilizarlos es doble, ya que fue realizado por nuestras propias manos y el costo es mucho mas bajo que mandarlo a fabricar o comprarlo hecho. Es deseable tener conocimientos elementales de electrónica o electricidad.
Hoy presentamos el diseño práctico de transformadores hasta una potencia de 1000 watts, en realidad decir que es el diseño resulta un poco exagerado, ya que tendríamos que entrar en consideraciones mas técnicas como ser la permeabilidad de la lámina, pérdidas por corrientes Foucault, dispersión magnética, efecto pelicular, capacidad parásita entre capas, corriente de excitación, etc, etc.
Mas bien se trata de divulgar una forma totalmente práctica para fabricar o rebobinar nuestros propios transformadores, utilizando fórmulas simplificadas donde se asumió que la frecuencia de trabajo es de 60 Hertz, la permeabilidad es de 12,000 gauss, las pérdidas por kilo son de 20 watts y el ciclo de trabajo es contínuo.
Antes de entrar en el cálculo, recordemos algunos parámetros y términos que debemos tener en consideración.
Relación de transformación: Es la relación entre el número de espiras del primario y del secundario, la cual es igual a la relación entre la tensión del primario y del secundario sin carga, por ejemplo si en el primario tenemos por decir 200 espiras o vueltas de alambre y en el secundario 100, aplicando 220 voltios al primario, obtendremos 110 volts en el secundario.
Relación entre corrientes: Es inversa a la relación de transformación, tomando el ejemplo anterior supongamos que la corriente en el primario es de 1 amper, en el secundario será el doble o sea de 2 ampers.
Rendimiento: Nos indica cuanta potencia se aplica al transformador y cuanta entrega este a la carga. La diferencia se pierde en los devanados en forma de calor por efecto Joule, debido a que estos no tienen una resistencia nula, y también en el núcleo debido a histéresis y corrientes de Foucault. El rendimiento o eficiencia de nuestro transformador podemos asumir que será del 90 al 95 % dependiendo de la calidad de la chapa o lámina que utilizemos.
Núcleos: Están conformados por placas o chapas de material ferro-magnético, hierro al que se agrega una pequeña cantidad de silicio y se recubren con barniz aislante que reduce la circulación de corrientes de Foucault, generalmente el espesor de cada placa es de 0.5 milímetros.
Existe una diversidad de formas y dimensiones, aunque en nuestro caso sólo consideramos las mas difundidas que son las en forma de E que se complementan con láminas en forma de I y se insertan en el carrete previamente preparado sobre el que se enrollarán o bobinarán los devanados primario y secundario.
N1/N2 = V1/V2
Diseño de Transformadores
2da. Parte
Lo primero que debemos hacer es calcular la potencia total del transformador, recordando que 1 watt es igual a 1 voltio multiplicado por 1 ampere, para lo que tomaremos como ejemplo la construcción de un transformador cuyo primario será para 220 volts y el secundario de 12 voltios y una corriente de 20 ampers, por lo tanto tenemos que 12 multiplicado por 20 nos da 240 watts a lo que debemos agregar las pérdidas estimadas en 20 % por lo tanto tenemos 240 x 1.2 que nos da 288 watts. La corriente en el primario será entonces 288w/220 volts que resulta 1.31 amperios, valor que nos servirá posteriormente para calcular el calibre y diámetro del alambre del primario.
Potencia en Watts = 1 volt x 1 ampere
El área del núcleo se da en cms. cuadrados y debe ser igual a la raiz cuadrada de la potencia total del transformador, en nuestro caso la raíz cuadrada de 288 watts es 16.97 que redondeamos a 17 cms. cuadrados. Lo ideal es que el núcleo sea preferentemente cuadrado por lo tanto la lámina debe ser igual a la raiz cuadrada de 17 que es 4.12 cms, por lo menos en el Perú se maneja la lámina en pulgadas por lo que correspondería a 1.6¨. En este caso utilizamos la de 1 ½¨. que viene a ser 3.81 cms, por lo tanto para lograr un área de 17 cms cuadrados necesitamos 4.46 o sea 4.5 cms de altura apilando las láminas.
Como vemos en la figura siguiente, la zona sombreada en color azul, muestra el área que está determinada por el ancho del brazo central de la lámina y la cantidad de estas apiladas.
Diseño de Transformadores
3ra. Parte
Ahora que ya sabemos el núcleo que debemos utilizar, debemos conseguir o cortar un pedazo de madera con las siguientes medidas: altura 3.81 cms, ancho 4.5 cms, y largo.......cms.
Para calcular el número de vueltas por voltio utilizamos esta fórmula empírica: A x 0.02112
El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de este número.
Como un ejemplo práctico asumimos bobinar un transformador de 288 W, con un voltaje primario = 220 V y un voltaje secundario=12V.
Número de vueltas por voltio:
A x 0.02112 = 17 x 0.02112 = 0.36
Vueltas x Voltio = 0.36
En el primario tenemos que 220 V / 0.36 = 611 vueltas
En el secundario necesitamos 12 V / 0.36 = 33 vueltas
Ahora sabiendo la potencia (288W) podemos calcular la corriente que circulará en ambos devanados.
I = W / V
I = 288 / 220 = 1.3
I = 1.3 amperios en el primario.
I = 288 / 12 = 24
I = 24 amperios en el secundario.
Para saber el calibre de los alambres, recurrimos a una tabla que indica el calibre o ¨gage¨ AWG y su correspondencia con la corriente que puede soportar.
De acuerdo a la tabla, para el primario necesitamos adquirir alambre de doble esmalte calibre 22 y para el secundario alambre calibre o número 10.
Si deseamos hacer el transformador para la fuente de poder del equipo de radio que se alimenta con 12 voltios de corriente contínua, necesitamos calcular el transformador para 18 volts aproximadamente de corriente alterna y la corriente de acuerdo al consumo que indica el manual del equipo, aproximadamente 20 amperes para equipos SSB/H.F. de 100 watts PEP.
FIN
Diseño de Transformadores
1ra. Parte
Tanto en la radioafición como en otras actividades, cuando nosotros mismos elaboramos nuestras cosas, en este caso los equipos o accesorios y componentes, el gusto al utilizarlos es doble, ya que fue realizado por nuestras propias manos y el costo es mucho mas bajo que mandarlo a fabricar o comprarlo hecho. Es deseable tener conocimientos elementales de electrónica o electricidad.
Hoy presentamos el diseño práctico de transformadores hasta una potencia de 1000 watts, en realidad decir que es el diseño resulta un poco exagerado, ya que tendríamos que entrar en consideraciones mas técnicas como ser la permeabilidad de la lámina, pérdidas por corrientes Foucault, dispersión magnética, efecto pelicular, capacidad parásita entre capas, corriente de excitación, etc, etc.
Mas bien se trata de divulgar una forma totalmente práctica para fabricar o rebobinar nuestros propios transformadores, utilizando fórmulas simplificadas donde se asumió que la frecuencia de trabajo es de 60 Hertz, la permeabilidad es de 12,000 gauss, las pérdidas por kilo son de 20 watts y el ciclo de trabajo es contínuo.
Antes de entrar en el cálculo, recordemos algunos parámetros y términos que debemos tener en consideración.
Relación de transformación: Es la relación entre el número de espiras del primario y del secundario, la cual es igual a la relación entre la tensión del primario y del secundario sin carga, por ejemplo si en el primario tenemos por decir 200 espiras o vueltas de alambre y en el secundario 100, aplicando 220 voltios al primario, obtendremos 110 volts en el secundario.
Relación entre corrientes: Es inversa a la relación de transformación, tomando el ejemplo anterior supongamos que la corriente en el primario es de 1 amper, en el secundario será el doble o sea de 2 ampers.
Rendimiento: Nos indica cuanta potencia se aplica al transformador y cuanta entrega este a la carga. La diferencia se pierde en los devanados en forma de calor por efecto Joule, debido a que estos no tienen una resistencia nula, y también en el núcleo debido a histéresis y corrientes de Foucault. El rendimiento o eficiencia de nuestro transformador podemos asumir que será del 90 al 95 % dependiendo de la calidad de la chapa o lámina que utilizemos.
Núcleos: Están conformados por placas o chapas de material ferro-magnético, hierro al que se agrega una pequeña cantidad de silicio y se recubren con barniz aislante que reduce la circulación de corrientes de Foucault, generalmente el espesor de cada placa es de 0.5 milímetros.
Existe una diversidad de formas y dimensiones, aunque en nuestro caso sólo consideramos las mas difundidas que son las en forma de E que se complementan con láminas en forma de I y se insertan en el carrete previamente preparado sobre el que se enrollarán o bobinarán los devanados primario y secundario.
N1/N2 = V1/V2
Diseño de Transformadores
2da. Parte
Lo primero que debemos hacer es calcular la potencia total del transformador, recordando que 1 watt es igual a 1 voltio multiplicado por 1 ampere, para lo que tomaremos como ejemplo la construcción de un transformador cuyo primario será para 220 volts y el secundario de 12 voltios y una corriente de 20 ampers, por lo tanto tenemos que 12 multiplicado por 20 nos da 240 watts a lo que debemos agregar las pérdidas estimadas en 20 % por lo tanto tenemos 240 x 1.2 que nos da 288 watts. La corriente en el primario será entonces 288w/220 volts que resulta 1.31 amperios, valor que nos servirá posteriormente para calcular el calibre y diámetro del alambre del primario.
Potencia en Watts = 1 volt x 1 ampere
El área del núcleo se da en cms. cuadrados y debe ser igual a la raiz cuadrada de la potencia total del transformador, en nuestro caso la raíz cuadrada de 288 watts es 16.97 que redondeamos a 17 cms. cuadrados. Lo ideal es que el núcleo sea preferentemente cuadrado por lo tanto la lámina debe ser igual a la raiz cuadrada de 17 que es 4.12 cms, por lo menos en el Perú se maneja la lámina en pulgadas por lo que correspondería a 1.6¨. En este caso utilizamos la de 1 ½¨. que viene a ser 3.81 cms, por lo tanto para lograr un área de 17 cms cuadrados necesitamos 4.46 o sea 4.5 cms de altura apilando las láminas.
Como vemos en la figura siguiente, la zona sombreada en color azul, muestra el área que está determinada por el ancho del brazo central de la lámina y la cantidad de estas apiladas.
Diseño de Transformadores
3ra. Parte
Ahora que ya sabemos el núcleo que debemos utilizar, debemos conseguir o cortar un pedazo de madera con las siguientes medidas: altura 3.81 cms, ancho 4.5 cms, y largo.......cms.
Para calcular el número de vueltas por voltio utilizamos esta fórmula empírica: A x 0.02112
El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de este número.
Como un ejemplo práctico asumimos bobinar un transformador de 288 W, con un voltaje primario = 220 V y un voltaje secundario=12V.
Número de vueltas por voltio:
A x 0.02112 = 17 x 0.02112 = 0.36
Vueltas x Voltio = 0.36
En el primario tenemos que 220 V / 0.36 = 611 vueltas
En el secundario necesitamos 12 V / 0.36 = 33 vueltas
Ahora sabiendo la potencia (288W) podemos calcular la corriente que circulará en ambos devanados.
I = W / V
I = 288 / 220 = 1.3
I = 1.3 amperios en el primario.
I = 288 / 12 = 24
I = 24 amperios en el secundario.
Para saber el calibre de los alambres, recurrimos a una tabla que indica el calibre o ¨gage¨ AWG y su correspondencia con la corriente que puede soportar.
De acuerdo a la tabla, para el primario necesitamos adquirir alambre de doble esmalte calibre 22 y para el secundario alambre calibre o número 10.
Si deseamos hacer el transformador para la fuente de poder del equipo de radio que se alimenta con 12 voltios de corriente contínua, necesitamos calcular el transformador para 18 volts aproximadamente de corriente alterna y la corriente de acuerdo al consumo que indica el manual del equipo, aproximadamente 20 amperes para equipos SSB/H.F. de 100 watts PEP.
FIN
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