Cálculo de transformadores de baja potencia
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Cálculo simple de transformadores de baja potencia (hasta 1000 V.A.).Los transformadores son dispositivos estáticos que, basados en el principio de la inducción electromagnética, son capaces de transferir la energía eléctrica de un circuito a otro mediante un flujo común, manteniendo la frecuencia constante y puede variar los valores de tensión y corriente en el devanado secundario.
Partes fundamentales
Devanados primario y secundario.
Se realizan con alambres esmaltados, el devanado primario y secundario puede ser cualquiera de los dos pues esta asignación depende de cual es el que es conectado a la línea de alimentación (primario) y cual alimenta la carga o circuito que se desea alimentar(secundario). Cada uno de ellos puede tener dos o más terminales según el número de tensiones al que se desee conectar (primario) o el número de tensiones que pueda requerir la carga (secundario)
Núcleo
Esta formado por chapas de acero electrotécnico con buenas propiedades magnéticas. En dependencia del tipo de núcleo pueden ser de columna (también llamados tipo C) o acorazados (llamados tipo E), ver figura. Los mas eficientes (y por tanto mas usados)son los acorazados o tipo E.
Desarrollo
Para alimentar un equipo tanto eléctrico como electrónico muchas veces es necesario enrollar un transformador que será la base de esa alimentación la cual puede que sea luego rectificada y filtrada de acuerdo a las necesidades.
Fórmulas para el cálculo de transformadores
Área del núcleo en cm.² = largo en cm. x ancho en cm.
Wp = Vp x 36 / Área Wp cantidad de vueltas que tendrá el primario
Ip = 1,1 x V.A. / Vp Ip Corriente que circulara por el primario
W v = Wp / Vp W v Vueltas por Volt
Ws = 1,06 x W v x Vs Ws Cantidad de vueltas que tendrá el secundario
Is = V.A. / Vs Is Corriente que circulara por el secundario
Además: Vp Voltaje al cual trabajara el primario. V.A. Potencia en Volt-A mpere. Vs Voltaje al cual trabajara el secundario.
Ejemplo de cálculo
Por ejemplo se desea alimentar un pequeño amplificador que debe ser alimentado con 12 v y necesita 0.8 A. de corriente, para ello lo primero es determinar los voltـampere que serán 12x 0.8 = 9.6 V.A. entonces el tamaño del núcleo que se necesita se busca con la ayuda de la tabla 1 y se observa que para 10 V.A. se necesita un transformador con 2 cm.² de área por tanto se necesita buscar un transformador cuya pata central que, cuando se halle el área (multiplicando largo por ancho de su sección transversal axb), de lo mas aproximado a 2 cm.², esto si se trata de un núcleo acorazado (E), si es núcleo de columna (C) se medirá cualquiera de sus dos patas, pues son iguales, y se realiza el cálculo del área (ver figura 1). Como en la práctica resulta ser que se toma un transformador fuera de uso se debe comprobar si el primario esta en buen estado y soporta la tensión a la que se quiere conectar (por ejemplo 110 V) pues evitara (si se puede usar) el tener que enrollar el primario. Si es necesario calcularlo todo se hará de la siguiente manera:
Numero de vueltas del primario
Wp = Vp x 36 / Área Wp = 110x 36/ 2.1 (110 volt a los que se conectara el primario por 36 (es una constante) y dividido por 2.1 suponiendo que no se encontró un área de 2 c.m.² y si una de 2.1 Entonces si se efectúa el calculo anterior Wp =1886 vueltas en el primario.
Corriente del primario
Ip = 1,1 x V.A. / Vp Ip = 1,1 x 9.6/110 Ip = 0.096 A aproximando 0.096 tendremos 0.1 A y entonces por la tabla 2 se ve que en la columna que dice Amperes el valor 0.1 y buscando hacia la izquierda corresponde con un alambre calibre numero 30, si se desea conocer el diámetro entonces se va a la segunda columna y vemos que es 0,25 mm. En este momento ya se puede enrollar el primario pues se tienen todos los datos, numero de vueltas 1886 y el calibre numero 30.
Vueltas por Volt
W v = Wp / Vp W v = 1886/110= 17.14 vueltas por cada Volt
Vueltas del secundario
Ws = 1,06 x W v x Vs Ws = 1,06 x 17.14 x 12 Ws = 1,06 x 17.14 x 12 = 218 vueltas (1,06 es una constante que tiene en cuenta la caída de tensión del propio enrollado, los otros valores ya son conocidos)
Corriente del secundario
Is = V.A. / Vs Is = 9.6 / 12 = 0,8 A. este calculo no era necesario ya que conocíamos la corriente de secundario pero si al inicio los datos hubieran sido por ejemplo el voltaje y los Volt Ampere entonces se hubiese comenzado por A=V.A./V es decir A= 9.6/12= 0.8 A.
Por la tabla 2 en la columna Amperes buscamos 0.8 y vemos que lo mas cercano es 0.81 buscando hacia la izquierda vemos que el numero (calibre) es el 21 con un diámetro de 0.72 mm. Ya es posible enrollar el secundario dándole 218 vueltas de calibre numero 21.
Fuentes
- Tecnología de enrollado de maquinas eléctricas. Pueblo y Educación, 1988.
- García Miranda, Francisco. MONTAJE, MANTENIMIENTO Y REPARACION DE EQUIPOS ELECTRICOS INDUSTRIALES. Pueblo y Educación, 1981.
- Zapata Ferrer, Ángel. Trabajos de electricidad y electrónica. Ed. Universitaria, 1966.
