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Calculo de Transformadores (Nueva Electronica)

18/6/2006 01:44AM
Hace mucho tiempo atrás, se escribió un articulo en le revista española Nueva Electrónica sobre el calculo de transformadores. Por desgracia perdí mi copia, que usaba para calcular los datos de rebobinado de transformadores.
Por otra parte vi. al Sr. Pato escaneo un articulo de magnetoterapia de Nueva Electrónica y lo publico en el foro de electromedicina pero de otro numero.
Por favor, necesito que alguien publique ese artículo que incluye las formulas para el cálculo, son valiosísimas, por que me salían valores reales como los calculados en voltajes y corrientes.
Gracias Colegas.
Grinch 64
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18/6/2006 02:08AM
estimado grinch: te envio esta pagina formato excel muy completa donde te calcula automaticamente todo, hay que leerla bien primero porque es algo complicada pero te saca todo, hasta el precio del costo

saludos
18/6/2006 03:23AM
Gracias Roberto. Esto esta mucho mejor a lo que esperaba.
Saludos.
Grinch 64
24/6/2006 06:55PM
Es relativamente fácil diseñar transformadores de alimentación a frecuencia de red. A grandes rasgos esto es lo que yo hago:

Sección del núcleo en cm2 = 1.16 * raíz ( potencia en watios)

A = 1.16 * V(P)

Ejemplo: un trafo debe sacar 54w por lo que empezaremos diseñando con un núcleo de 8.4 cm2

Esta es una sencilla aproximación pero además conviene recordar que la seeción del núcleo no es fundamental. Lo fundamental es que nos quepan las espiras luego. Si no nos caben, volvemos a empezar eligiendo un núcleo más grande.

La fórmula que relaciona el número de espiras de un devanado con la tensión, sección del núcleo, frecuencia y densidad de flujo es:

E= (4.44 * f * H * N * A) / 10^8

donde E es la tensión, f la frecuencia, H la densidad de flujo en líneas/cm2, A la sección del núcleo en cm2, y N el número de espiras. Si no sabemos las características del material podemos asumir H=9000 lin/cm2 aunque si no andamos apretados es mejor usar 8000. Claro que lo mejor es saber las características concretas del material.

Por lo tanto el número de espiras por voltio viene determinado por:

E/N = 4.44 * f * H * A / 10^8

Es fácil calcular la sección del devanado sabiendo las vueltas, diámetro del hilo, etc. Adjunto una hoja excel con tablas de propiedades del hilo de cobre según diámetro. Resistencia por metro, vueltas por cm2, etc. Esta hoja tiene cálculos para diseñar trafos pero la hice solo para mí y no tiene explicaciones claras. De todas formas no es difícil de entender.

Calculo Trafos.xls  (38.5 kb) -

gs3 42
25/6/2006 02:10AM
Estimado gs3: estamos de acuerdo que hay formulas mas sencillas. lo que no comparto es lo que textualmente dijiste:

"además conviene recordar que la seeción del núcleo no es fundamental. Lo fundamental es que nos quepan las espiras luego. Si no nos caben, volvemos a empezar eligiendo un núcleo más grande. "

las dimensiones del la seccion cuadrada depende de la potencia primaria incluso en la formula que escribiste es evidente:

""Sección del núcleo en cm2 = 1.16 * raíz ( potencia en watios)"

un saludo

roberto
25/6/2006 07:46AM
roberto, estás equivocado y te voy a explicar el porqué.

La fórmula de la sección del núcleo la he aportado yo y he dicho que es una fórmula aproximada ("rule of thumb") para darnos una idea aproximada de qué núcleo elegir entre los tamaños comercialmente disponibles. (Normalmente elegimos para la primera iteración el siguiente más grande.) Una vez calculados los bobinados es posible que nos sobre o que nos falte espacio en la ventana.

Tú le estás dando a esa fórmula aportada por mi un valor absoluto que no tiene y que yo le niego. Esa fórmula nos da una idea aproximada si vamos a usar núcleos de sección de ventana estándar (donde se troquelan la E y la I y no sobra nada de material) y núcleos de sección cuadrada como es lo más normal pero verás que no tiene un valor absoluto en ningún caso.

Pero, además, no tienes más que ver la siguiente fórmula donde calculamos el número de espiras y verás que está en función inversa de la sección y características magnéticas del núcleo. A más sección, menos espiras y a menos sección, más espiras. No hay ningún número mágico de sección ni de espiras sino que una cosa es función inversa de la otra. Podemos poner más hierro y quitar cobre o viceversa. La única limitación es que el cobre quepa en su ventana.

Al diseñar un transformador se trata de llegar a un equilibrio entre el hierro y el cobre. Las espiras tienen que caber en la ventana pero ademas no queremos tener un núcleo demasiado grande y que nos sobre mucha ventana.

Imagina un núcleo hecho con planchas E-I estándar. Imagina que este núcleo puede crecer y disminuir de tamaño y que el número de espiras necesario se adapta automáticamente. Empezamos con el núcleo sobredimensionado y nos sobra ventana para el cobre. Vamos reduciendo la sección del hierro y los devanados de cobre van ocupando mayor sección de la ventana hasta que llegan a ocupar el 100%. ¿Ahora qué? Pues podemos seguir disminuyendo el núcleo de hierro siempre y cuando aumentemos la ventana para los devanados para acomodar el incremento en las vueltas de cobre.

Pero, voy más lejos, estas fórmulas asumenunas características normales que no es obligatorio respetar. Podemos diseñar un transformador con menos hierro y cobre de lo que dan las fórmulas (y yo lo he hecho muchas veces) si sabemos lo que hacemos. Un transformador más pequeño que lo que recomiendan las fórmulas se calentará más y uno más grande se calentará menos. Por lo tanto, quizá puedo diseñar un trafo pequeño para un lugar de buena refrigeración pero necesito uno más grande en un lugar muy caluroso y de mala disipación. Esas fórmulas no tienen más que un valor aproximado.

Espero que quede claro que no hay una sóla fórmula sencilla que nos dé la sección de núcleo necesario sino que el cálculo de un transformador es bastante complejo y suele requerir varias aproximaciones sucesivas. No es convenienet usar fórmulas con fe ciega sin saber sus aplicaciones y sus limitaciones.

Para diseñar un trafo empiezo con un núcleo estándar y calculo los devanados. Veo que no me falte espacio ni me sobre mucho. Veo la resistencia del cobre y las pérdidas que me producirán. Todo tienen que dar unos resultados aceptables y si no es así empiezo otra vez el cálculo con nuevo núcleo que resultará en distintos devanados.

Éstas son reglas aproximadas para pequeños trafos de poca potencia. El cálculo de grandes trafos industriales es más complicado porque hay que tener en cuenta muchas pérdidas que despreciamos en los pequeños. (Cuando digo pequeños me refiero a <5KW). Hay que refrigerarlos forzadamente, etc.

Espero que esto aclare el uso de las fórmulas que puse. Por cierto, están sacadas del libro Proyecto de Construcción y Bobinas publicado por Paraninfo en 1968. (Si, en 1968 yo ya estaba diseñando transformadores.)
gs3 42
25/6/2006 04:50PM
estimado gs3:
te agradezco el comentario, muy completo por cierto, lo voy a tener en cuenta, como todo nada es absoluto, tal vez cuando nos toca hacer un transformador muy de vez en cuando lo hacemos de manera sencilla, demasiado tenemos que luchar para conseguir materiales de calidad, comparto que la limitante del tamaño es la temperatura asi que nos queda mas comodo cuando hacemos un trafo que trabaje apenas tibio.

un abrazo
roberto
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