UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

DISEO DE TRANSFORMADORES (Hasta 5000 VA)I. OBJETIVOS

Determinacin de los principios tericos en el diseo del transformador. Familiarizarse con los diferentes materiales, herramientas y tcnicas que debe tenerse en cuenta para l diseo y ensamblaje de este tipo mquina.

II. FUNDAMENTO TERICO 2.1. TRANSFORMADOR

Los transformadores son dispositivos electromagnticos que permiten partiendo de una tensin alterna conectada a su entrada, obtener otra tensin alterna mayor o menor que la anterior en la salida del transformador.

Permiten as proporcionar una tensin adecuada a las caractersticas de los receptores. Tambin son fundamentales para el transporte de energa elctrica a largas distancias a tensiones altas, con mnimas perdidas y conductores de secciones moderadas.

FuncionamientoEste elemento elctrico se basa en el fenmeno de la induccin electromagntica, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, debido a la variacin de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce la induccin de un flujo magntico variable en el ncleo de hierro.

Este flujo originar por induccin electromagntica, la aparicin de una fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensin en el devanado secundario depender directamente del nmero de espiras que tengan los devanados y de la tensin del devanado primario.

2.2. DISEO DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA Para disear, calcular y construir una maquina elctricas estticas es conveniente considerar los diferentes casos que se pueden presentar: Cuando los datos para el diseo son proporcionados por el cliente. Cuando se cuenta con un transformador y se requiere modificar sus caractersticas. Cuando se cuenta con el ncleo y se quiere aprovechar este material (parte).

El presente modelo de clculo se realiza para transformadores de bajas potencias en donde se ignoran ciertos pasos que se consideran para aquellos de gran potencia (5 a 5000 VA)

FORMULAS EMPRICAS:

; ..Se puede asumir un ancho de lmina; de acuerdo a la disponibilidad en el mercado, as como el espesor.

Ejemplo: Se desea disear un transformador de 500 VA.

NMERO DE ESPIRASLos datos a consignar son:

1. Numero de espiras de alta tensin:

Considere un factor de regulacin del 2 o hasta un mximo de 10% por cada cada de tensin, cuando trabaja a plena carga. DETERMINACIN DE LA CORRIENTESe tendr en cuenta los valores que se han asumido o hallado.

CALCULAR LA SECCIN DEL CONDUCTORLa densidad de corriente;(para una sobre temperatura) es o de 2,5 A/mm, existiendo otros valores el mismo que depender del uso que se le d al transformador.Para ello se tendr en cuenta el valor de la densidad de corriente que tiene que asumir. As por ejemplo (2, 2.5, 2.8, 3 hasta 6) uno de ellos dependiendo del uso que se le va a dar (continuo, discontinuo, constante, permanente, eventual, etc.)

DIMETRO DEL CONDUCTOR:Para el cual ser necesario el valor de las corrientes en ambas bobinas, teniendo como dato la potencia y las tensiones que vienen a ser datos asumidos o proporcionados. Es importante considerar para estos clculos los datos calculados y hallados en tablas, los mismos que deben ser iguales o aproximados.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA:Teniendo como base el tercer caso, donde se parte el clculo desde el rea del ncleo (acorazado), empleando formulas empricas, variando en un coeficiente que permite el mejor aprovechamiento del fierro como podr comprobar.

CLCULO APROXIMADO DE LA LONGITUD Y PESO DE LOS ARROLLAMIENTOS.1. Bobinado de baja tensin

2. Peso del fierro (

DISTRIBUCIN DE LOS DEVANADOS

2ab

III. DISEO EXPERIMENTAL1 DISEO DEL TRANSFORMADOR DANDO LONGITUDES Y TENSIONES DE ENTRADA Y SALIDA.

IMAGEN N 1Designamos longitudes para poder disear un transformador, y que debe de cumplirse la siguiente desigualdad:

Por lo tanto, se cumple: Designamos tensiones de entrada y salida del transformador.

Nuestra induccin magntica ser:

Como vamos a disear un nuevo transformador, usamos como factor de apilamiento () y densidad de corriente ():

Clculos: Calculando el rea:

Calculando el nmero de espiras:

Para la segunda seccin, considerando un factor de regulacin hasta un mximo de 5% por cada de tensin obtenemos:

Luego:

Entonces, diseamos con una potencia de 1050 VA. Calculando las intensidades:

Calculando la seccin del conductor:

Comprobando con tabla:Calibre A.W.G. 14Calibre A.W.G. 11 Peso del Conductor:2a = 5.5 cm.b = 6.5 cm.

Calculando el nmero de capas por seccin:Se calcula:N de espiras por capa = =N capas = Para la seccin 1 calculamos de la siguiente forma:N de espiras por capa N capas = ; Por lo tanto, en la seccin 1 hay 5 capas.

Para la seccin 2 calculamos de la siguiente forma:N de espiras por capa N capas = ; Por lo tanto, en la seccin 2 hay 3 capas.

Calculando el nmero de aislantes:

Aislantes:3 2 = 6 mm.8 1 = 8 mm.6 + 8 = 14 mm. Conductor:4 1.7056 = 6.8224 mm.3 1.0936 = 6.5616 mm.6.8224 + 6.5616 = 13.384 mm.- Finalmente: 14 + 13.384 = 27.384 mm 2.7384 cm < 3 cm

Lo cual indica que el diseo plasmado quedara encajado en nuestro transformador de la imagen1.

2 DISEO EXPERIMENTAL DE UN TRANSFORMADOR

MONTAJE EXPERIMENTAL

RELACION DE MATERIALES UTILIZADOS PARA LA ELABORACION DE UN TRANSFORMADOR: Alambre de cobre magneto(recubierto con barniz ) Chapas o lminas de hierro silicio (con forma de la letra i y e) Papel parafinado o presspan Cinta de enmascarar o masquintec Tornillos (para asegurar las lminas de hierro) Carrete o formaleta

COSTO QUE IMPLICAN CONSTRUIR LOS TRANSFORMADORES Costos por el cable: Si la compra, es por peso, sera.733,14g x 8($/kg)/1000 = $ 5,865Gastos (Cu) = S/. 16,67 Costo por la chapa: Considerando la chapa de hierro:6,7353kg x 0.8 (Soles/kg) = S/. 5,388Gastos (fe) = S/. 5,388Gastos totales en material: S/. 22Mano de Obra: S/.20Precio total: 42 SolesIV. CONCLUSIONES

Al momento de disear el transformador tener en cuenta todos los detalles, espacios del aislante, los conductores, etc. Tener considerable cuidado en los clculos, ya que si no presta atencin podran ocasionar fallas en el diseo. El Aislamiento, el factor de apilamiento y los recubrimientos que se incluye en el diseo del transformador se realiza para aumentar su eficiencia disminuyendo las prdidas de energa.

V. BIBLIOGRAFA:

http://vasile.com.ar/?gclid=CNy4wpnc6MACFehj7AodZw8Aww http://blog.pucp.edu.pe/item/2087/nuevo-record-para-el-precio-del-cobre http://www.youtube.com/watch?v=De7xWTfXUgs http://construyasuvideorockola.com/transformador_casero_01.phpESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICA | LABORATORIO DE MAQUINAS ELCTRICAS I 6