Medicion potencia salida trafo.

[heli]

Rafa, de mi discusión con GS3 creo que habrás podido deducir sin mucha dificultad que solo conocemos dos formas de calcular la corriente de salida de un trafo: a ojo o pesándolo (creo que es un método más fino que "a ojo", aunque GS3 no esté de acuerdo).
GS3: podemos continuar la discusión sobre el diseño de trafos en privado para llegar a alguna conclusión de la que puedan beneficiarse los demás sin aburrirles con divagaciones. Como en este foro no tenemos mensajes privados mi correo es: helitp@helitp.dyndns.biz
También podría abrirse otro hilo dedicado a este tema, si es del interes del resto de foreros, y que cada uno aporte las fórmulas, tablas y constantes que usa para sus cálculos.

[GS3]

heli, le estamos dando más vueltas de lo que vale la pena. Lo primero que dijiste fue

La potencia del conjunto del trafo viene determinada por la masa de hierro del núcleo y su calidad. Para trafos con hierro de más o menos la misma permeabilidad basta con pesarlos. Dos trafos del mismo peso tienen los mismos watios (si asumimos que son de la misma frecuencia y el hierro tiene la misma calidad).

Y mi observación a eso es que tratas de buscar una precisión imposible. Muy bien, ya he pesado el trafo, ¿Y ahora qué? Pues.... a ojo.... Coño, para hacer cálculos a ojo nos podemos ahorrar las medidas exactas de peso. Y es que no hay ninguna formula que te pueda dar con cierta exactitud la potencia que te puede dar un trafo como función de su masa ya que hay muchas más variables. Puestos a hacer medidas vamos a medir parámetros más útiles.

Luego dices

Para saber el voltaje de salida basta medirlo con un tester, en vacío da algo más que en carga. Para conocer la corriente máxima conociendo el voltaje y la potencia podemos calcularlo, saldrá aproximado si la tensión y la potencia son aproximadas, pero puede servir.
El problema es si tiene varios secundarios. Entonces tendremos que medir la resistencia interna de cada uno para conocer la corriente máxima.
Existe un procedimiento sencillo, se trata de aplicar la teoría de electricidad y máquinas eléctricas. A ver si me acuerdo:
Consideramos el trafo (o el devanado x de un trafo) como un generador de TENSION ideal conectado a una resistencia en serie. La tensión del generador es la que se mide en vacío (si no circula corriente no hay caída en la resistencia interna). Si ponemos una carga circulará una corriente y se producirá una caída de tensión en la resistencia interna del trafo (por eso baja la tensión de salida). Cuanto mayor es la carga (menos ohmios) más corriente circula, pero la tensión disminuye (parte cae en la resistencia interna).

Que viene a ser lo mismo que yo digo de modo que estamos de acuerdo.

En definitiva, si yo quisiera estimar las prestaciones de una serie de trafos, haría un cuadro en hoja de cálculo donde pondría voltaje y resistencia de cada devanado, (primario y secundarios) además de la corriente del primario en vacío (llamada corriente de magnetización). Con esto tienes lo fundamental que puedes necesitar. Si quieres añadir dimensiones y masa pues muy bien pero eso poco o nada te aportará a la hora de calcular lo que le puedes sacar al trafo eléctricamente aunque te puede servir para hacer el diseño de la partte mecánica.... hablando de esto me están dando ganas de hacer eso mismo para los trafos que tengo.

Ya tuvimos una larga discusión en estos foros sobre el cálculo de trafos de modo que a ello me remito ya que no me quiero repetir. Si falta algo en esa discusión podemos reabrirla.

[GS3]

Hay que entender que la potencia que puede manejar un transformador viene limitada solamente por la disipación del calor generado y eso en un pequeño trafo doméstico es casi todo debido a la resistencia de los devanados. Un trafo que nos puede dar 100 W puesto a temperatura ambiente nos podrá dar bastante menos si lo metemos en un aparato de válvulas donde la temperatura es muy alta y nos podrá dar bastante más si está en un lugar donde la temperatura es -20ºC. El calor es lo fundamental que nos limita y el calor se genera en el cobre.

El cálculo del calor generado es bastante sencillo conociendo las características que dije y la carga. Ahora hay que ver qué incremento de temperatura produce sobre el trafo y ver si aguanta. La disipación, proporcionalmente hablando, disminuye con el tamaño porque podemos decir que el calor generado aumenta proporcionalmente al volumen (y al peso, si quieres) mientras que la disipación aumenta linealmente con la superficie exterior. Es por esto que los grandes trafos requieren refrigeración por aceite.

Creo que todo esto se entiende mejor con un ejemplo. Tengo encima de la mesa un trafo que pesa 2.9 Kg. ¿Que potencia puede manejar? ¿ Qué me dice el peso? Mientras alguien me contesta eso me voy a entretener en hacerle unas medidas eléctricas a ver qué conclusiones sacamos.

[GS3]

Sigo: Tengo un trafo al que he medido las siguientes características:
Peso: 2900 g, Medidas: 96 x 80 x 46 mm

A 50 Hz:
primario: 220 V, 13.10 ohm, 80 mA en vacío
(125 V, 6.35 ohm que ignoraré)
Secundario: 60 V, 1.6 ohm.

Calculamos la Z del primario como 2750 j (8.7535 H)

Vamos a ignorar las pérdidas en el hierro y nos ceñiremos al cobre.

Ya sabemos que el trafo en vacío va a disipar menos de 0.1 W con lo cual lo despreciamos. Si fuera una cifra no despreciable entonces sencillamente la sumaríamos al resto de los cálculos al final pero la olvidamos durante los cálculos a partir de ahora.

Nuestra primera aproximación es un trafo ideal, de relación 220:60, con un resistencia de primario de 13.1 ohm y una resistencia de secundario de 1.6 ohm. Ahora reflejamos la resistencia de primario en el secundario y nos queda una resistencia primaria de 0 y una resistencia de secundario de 1.60 + 0.97 = 2.57 ohm

Es decir, nuestro trafo semeja una fuente de 60 V con R de salida de 2.57 ohm. Ahora viene la pregunta del millón: ¿Qué potencia (intensidad) le podemos sacar? Lo primero es establecer una cifra de potencia que el trafo es capaz de disipar. Esto depende de las medidas, de la construcción del trafo y de la temperatura ambiente. Voy a inventarme a ojo la cifra de 30 W. A esa cifra le resto la corriente (potencia) de magnetización, 0.1 W y me quedan 29.9 W para disipar. 29.9 W sobre 2.57 ohm me da 3.4 A de salida y una caida de tensión de 3.4 * 2.57 = 8.78 V con lo cual a la salida del trafo tenemos 51.2 V que multiplicado por 3.4 A me da una potencia de 175 W.

De modo que tenemos una entrada al trafo de 175 + 30 W = 205 W que se reparten en:
- 0.1 W magnetización
- 30 W pérdidas en el cobre debidos a la carga
- 175 W entregados a la carga
Rendimiento: 85 %

Ahora espero que alguien me indique donde me he equivocado porque sería la primera vez que hago cálculos sin equivocarme. Todos los cálculos anteriores es fácil automatizarlos en una hoja de cálculo.

Todo lo anterior vale para cargas resistivas de forma que la intensidad es senoidal y en fase con el voltaje. En el momento que la carga sea un puente de diodos seguidos de un condensador la cosa se complica bastante y hay que usar factores de aproximación. pero eso lo dejaremos para el curso que viene.

Así a ojo parece que este trafo fue diseñado de forma muy conservadora y que se podría haver bajado algo el número de vueltas y meter hilo un pelín más grueso con lo que, por ambos factores, bajaría la R de salida y se le podría sacar más potencia. Esto es independiente del hierro. Lo que sucede es que la corriente de magnetización sería más alta y las pérdidas sin carga también. Este trafo en vacío está completamente frio mientras que muchos trafos en vacío están calentitos. Como digo, el diseño de trafos es un arte donde hay que sopesar muchos factores pero ya se ve con este ejemplo que el hierro es lo de menos y solo empieza a ser un factor en trafos más grandes donde hay que calcular las pérdidas en el hierro. Esos cálculos ya son un malabarismo de equilibrios entre pérdidas en cobre, en hierro y eficiencias y refrigeración etc.

Para hacer un cálculo totalmente estimativo y sin valor pero mejor que el del peso, se me ocurre ahora que podríamos hacer una fórmula que estableciera la disipación admisible en el trafo en función del tamaño y luego, sencillamente aplicar el cociente del rendimiento. Es decir, si mi trafo puede disipar 30 W con un rendimiento K del 85% entonces le puedo sacar al trafo para la carga 30 * K /( 1-K). Como digo, son cálculos casi inútiles sin saber de verdad los datos de los devanados.

[GS3]

Hay que tener en cuenta que la resistencia de los devanados sube con la temperatura.

Ya digo que todo lo anterior se puede hacer automáticamente en una hoja de cálculo pero se me ocurre una medida más simple (y menos precisa) que puede servir así de forma rápida para hacerse una idea de la intensidad que puede dar un trafo.

Propongo la siguiente fórmula: I = K *V / R
donde I es la intensidad nominal del davanado, K es una constante arbitraria, V el voltaje en vacío del devanado secundario y R la resistencia óhmica de ese devanado. La constante K dependerá de muchas cosas pero para empezar tomemos 0.08

En el trafo anterior tendríamos I = 3 A (da algo menos porque este trafo tiene más resistencia en el primario y menos en el secundario que si estuviera más equilibrado.)

Tengo un trafo aquí salida 24 V, R = 0.9, lo que resulta en I= 2.1 A y está marcado como 2 A.

Ya digo que todo esto supone que el primario y núcleo están bien equilibrados pero me parece útil esta sencilla fórmula como una primera aproximación:

I(nominal) = 0.08 * V / R

Sería interesante probarla en varios trafos y ver qué resultados nos da. Quizá convenga reajustar un poco el factor K.

[Rafa]

Wenas.


Estais poniendo tanto que me abruma cade vez que lo leo , lo agradezco , pero escribis tanto que para un "torpelectronico " como yo es un follon .Lo que voy a hacer es colocar resistencias para que tiren amperios e ir comprobando la temperatura del trafo , cuando llegue a una temperatura ( eltrafo ) que no me parezca adecuada , marco como maxima potencia entregada y no la sobrepaso , ya esta , me dejo de mas lios.

Un saludo y muchisimas gracias.

[GS3]

¿Has leido mi último post? ¿Eso te parece complicado? Es más sencillo que andar probando. Ten en cuenta que el trafo puede tardar un buen rato en alcanzar su tenmperatura estable, yo lo dejaría como mínimo 15 minutos y mejor si es más tiempo. La fórmula que te dí te da una primera aproximación. Incluso las mediciones de primario y secundario se hacen mucho más rápido que una sola prueba de temperatura. Las resistencias y voltajes se miden en up par de minutos mientras que una sola prueba de temperatura te lleva mucho más. Es mejor empezar la primera prueba real con una aproximación buena que te dan las fórmulas.

[Rafa]

Wenas.


Perdona , no lo habia leido , solo por encima y venia ya cegado por la extension de los post anteriores.Ciertamente sencillo ese metodo , de hecho hare comprobaciones con algunos de los trafos que tengo y te comento resultados , inicialmente usare el 0.08.


un saludo.

[Rafa]

Wenas.


Cuando me dices que el secundario y el primario han de estar mas o menos equilibrados , te refieres aq ue sus resistencias han de ser semejantes??En la mayoria de los casos no es asi , por lo menos en los trsfos que he mirado , y la cuestion es que la formula conlos trafos que he mirado no se cumple y menos cse cumple cuanto mas diferencia hay entre las ressitencias de los dos bobinados. No hay ninguna manera de calcular la constante K dependiendo de la diferencia entre bobinados??
Bueno le dare unas pocas vueltas y te comento.


Un saludo.

[GS3]

Ignora lo del equilibrio. Yo me entiendo pero si te lo explico te vas a liar. Solo mide voltaje y resistencia de cada secundario y haz el cálculo.