8/8/2014 Calculo de Transformadores

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Cálculo de Transformadores

Calculo y diseño de transformadores de poder, para potencias de hasta 1000W. Dirigido a personas conconocimientos básicos de electrónica que desean diseñar o construir los transformadores de alimentación para redeléctrica de 50 o 60 Hz para sus proyectos electrónicos.(No aplica para transformadores de fuentes computadas)Redactado por Jorge L. Jiménez, de Ladelec.com

Resumen de conceptos

Para sentar las bases de este tutorial es importante conocer lostérminos que usaremos, los cuales mostramos a continuación y noson de difícil comprensión.

Relación de transformación:Es la relación (o resultado de dividir) entre el número de espiras delprimario y del secundario, la cual es igual a la relación entre latensión del primario y del secundario sin carga.

Relación entre corrientes:Es inversa a la relación de transformación. Es decir que a mayorcorriente menos vueltas o espiras. Mientras que en la relación detransformación a mayor tensión (voltaje) más espiras o vueltas.

Rendimiento:Nos dice cuanta potencia se aplica al transformador y cuantaentrega este a la carga. La diferencia se pierde en los devanados enforma de calor por efecto JOULE, debido a que estos no tienen una resistencia nula, y también en el núcleo debido a histéresisy corrientes de Foucault. El transformador ideal rendirá un 100 % pero en la práctica no existe.

Núcleo:Son las chapas de material ferro-magnético, hierro al que se añade una pequeña porción de silicio. Se recubre de barnizaislante que evita la circulación de corrientes de Foucault. De su calidad depende que aumente el rendimiento del transformadorhasta un valor cercano al 100 %.

Potencia= V x I

N1/N2 = V1/V2 léase: número de vueltas del primario sobre el número de vueltas del secundario es igual a la relación entre elvoltaje del primario sobre el voltaje del secundario.

Fórmulas: Son muchas las fórmulas que entran en juego pero la mayoría tienen que ver con elementos que afectan muy poco elrendimiento. Sin embargo hay dos sumamente importantes que no podemos ignorar y son las siguientes:

Fórmulas

Area = A

Léase: área es igual a la constante * multiplicada por la raíz cuadrada de lapotencia del transformador

donde * = 0.8 si el núcleo es fino y 1.2 si el núcleo es de inferior calidad. Tomamos normalmente 1

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El resultado se obtiene en cm2 y es el área rectangular del núcleo marcada enazul de la figura.

Relación de vueltas (espiras) por voltio = A x 0.02112

El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de este número. Elresultado es el número de vueltas o espiras para ese voltaje en particular.

Ejemplo real:Para construir o bobinar un transformador de 200 Watt para un Voltaje primario de 115V y un secundario 50V

Comenzamos por el área del núcleo del Transformador:

Ver la formula arriba en fondo gris. Para una potencia de 200W, obtenemos un área de 14.14 cm2

Luego calculamos la relación de vueltas por voltio:

A x 0.02112

14.14 x 0.02112 = 0.29 Relación de vueltas = 0.29

Entonces: 115V / 0.29 = 396 vueltas en el primario 50V / 0.29 = 172 vueltas en el secundario

Ahora sabiendo la potencia (200W) podemos calcular la corriente máxima presente en ambos devanados para esa potencia,partiendo de la formula I = W / V

I = 200 / 115 = 1.73A corriente en el primario 1.73 amperios. I = 200 / 50 = 4A corriente máxima en el secundario 4 amperios.

Si utilizamos una tabla de equivalencias en AWG como la que mostramos a continuación, sabremos el calibre del alambre autilizar para los respectivos bobinados (o embobinados).

De acuerdo a la tabla, para el primario necesitamos alambre calibre AWG 19 o 20 y para el secundario alambre calibre 15 o 16.

AWG Diam. mm Amperaje

AWG Diam. mm Amperaje

1 7.35 120 16 1.29 3,7

2 6.54 96 17 1.15 3,2

3 5.86 78 18 1.024 2,5

4 5.19 60 19 0.912 2,0

5 4.62 48 20 0.812 1,6

6 4.11 38 21 0.723 1,2

7 3.67 30 22 0.644 0,92

8 3.26 24 23 0.573 0,73

9 2.91 19 24 0.511 0,58

10 2.59 15 25 0.455 0,46

11 2.30 12 26 0.405 0,37

12 2.05 9,5 27 0.361 0,29

13 1.83 7,5 28 0.321 0,23

14 1.63 6,0 29 0.286 0,18

15 1.45 4,8 30 0.255 0,15

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Colaboración de: Jorge L. Jiménez de: www.ladelec.com paraComunidad Electrónicos

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