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NotaPublicado: Mar May 18, 2004 5:46 am 
Hola:

Antes que nada, debo felicitar al Dr. Frank de Copenhage por esta web tan interesante y por dedicar tiempo a contestar las preguntas de gente "mortal y silvestre" como yo.

Me dedico a la reparación de aparatos electrronicos como TV, Modulares y radigrabadoras en México; al ir navegando por internet fui encontrando circuitos y consejos que facilitaban la reparacion y aumentaban la seguridad de mi persona. Uno de los consejos que no he podido llevar a cabo es el de usar transformadores de aislamiento debido a factores económicos.

Hace una semana a un familiar se le quemo la placa de control de su horno de microondas de 900W y al no encontrar el CI de Control, me lo regalo para ver que hacia con el.

Las dudas que tengo es sobre la potencia de los transformadores, las voy a ir preguntando conforme explico el trasfondo de mi pobre conocimiento:

Decidí desarmar el transformador para hacerme 2 transformadores de aislamiento (relación 1:1) de la mitad de la potencia original, por lo que elimine las soldaduras de la laminación del transformador con esmeril y me encontre que no estaban colocadas las E y las I de forma alternada como lo es en los transformadores que conozco, sino que todas las E estaban de un lado y todas I estaban en el otro.

1. Quisiera saber si esta es la forma óptima para obtener el máximo de potencia del laminado, o sea, si para hacer los transformadores tambien debo soldar las laminaciones o bastará con colocar las E-I de forma alternada.

Aunque el transformador era de 900VA (supongo que cuando menos es de la potencia con la que cocinaba) el area central del transformador es de 26.8 cm2 lo que da como resultado una potencia máxima de 566.44 VA (suponiendo que VA=A^2), que es un poco mas de la mitad de los 900VA que supuestamente deberían ser.

2. Quisiera saber si la laminación es distinta de la usada en transformadores normales o si el soldar las laminaciones aumenta la potencia que se le puede sacar a la laminación.

Como estoy en México, la frecuencia de la red eléctrica es de 60Hz con un voltaje nominal de 120 V, por lo que al hacer cálculos para encontrar el numero de vueltas minimas para el primario usando toda la laminación me da 192 espiras, mientras que el primario original es de solamente 60 espiras !!!!!!

3. Quisiera saber a que se puede deber tanta diferencia de espiras.

El transformador traía los debanados totalmente separados, pero casi todos los transformadores comerciales los traen uno encima del otro y hace años un profesor comento (solo como comentario, ya que nunca lo puso en practica para asegurarlo) que la mayor transferencia de potencia se daba cuando el secundario estaba adentro y el primario afuera, ya que las lineas de campo magnético se concentraban tanto en el secundario como en el nucleo, y que los transformadores comerciales los traían alreves solo por ahorrar alambre en el primario, ya que generalmente tiene mas vueltas y el debanarlas en un diametro menor ahorraba alambre.

4. Cual es la mejor foma de obtener la máxima transferencia de energia: Debanados separados, primario adentro secundario afuera o secundario adentro y primario afuera

y por último:

5. En caso de que el soldar la laminación sea la mejor forma de hacer el transformador, como puedo volver a soldar la laminación una vez terminados los transformadores.

Esperando no ser molesto con tanta pregunta me despido, no sin antes volver a felicitarlo por su web.

Saludos.

Francisco Alvarez.


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NotaPublicado: Mar May 18, 2004 12:35 pm 
Gracias por tus halagos, Francisco

La forma mas optima es con capas alternadas E-I, pero simplemente es mucho mas caro por el coste de la mano de obra ya que es dificil de automatizar. Puedes emplear el procedimiento de la soldadura si quieres, pero debes tener en cuenta que la soldadura que se emplea es TIG aunque con una soldadura con arco electrico tambien te iria bien. El proposito de la soldadura es exclusivamente de fijacion mecanica.

El critero del area del nucleo es aproximado y depende entre otras cosas del rendimiento que se espera del transformador, del regimen de trabajo, del material del nucleo y de otros fatores.

Evidentemente el transformador en cuestion esta pensado para regimen intermitente, con ventilacion y con ciclos de trabajo muy cortos. Al reducir el area del nucleo se ha buscado ahorrar precio. puede que la laminacion sea de grano orientado, lo desconozco, lo que si estoy seguro es que el hecho de que esten soldados no aumenta en absoluto el rendimiento, tan solo es un procedimiento de fabricacion mas barato.

Los transformadores empleados en microondas son un tanto especiales, si te fijas entre los dos devanados hay un bloque de chapas de hierro que hace que parte del circuito magnetico del primario se cierre sin atravesar el secundario. Este circuito ademas de afectar la relacion de espiras tiene como objeto limitar la corriente maxima de secundario y evitar que se destruya el magnetron por exceso de corriente. Si quieres hacer un transformador de aislamiento este circuito magnetico te estorba porque te limita la corriente, pero al quitarlo observaras un incremento de consumo en vacio que para evitarlo te obligara a aumentar el numero de espiras en el primario.

El hecho de que los dos devanados esten separados tiene dos objetivos: aislar el primario del secundario eficazmente y limitar el flujo magnetico del primario que atraviesa el secundario. ten en cuenta que una vez rectificados en el secundario hay del orden de 5000 V respecto a masa.

La mejor transferencia de energia se realiza efectivamente como dices, devanados superpuesto y secundario en el interior. Pero ya te he comentado que este transformador tiene sus peculiaridades.

Espero que te haya aclarado algunas de tus cuestiones que no tienen nada de "silvestres".

PFDC


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 Asunto:
NotaPublicado: Mié May 19, 2004 7:08 am 
Hola:

Antes que nada, gracias por sus respuestas tan acertadas y rápidas.

Buscando en Internet he encontrado algunas formas de calcular el número de vueltas de manera aproximada, y una sugerencia para calcular el diametro del alambre la encontre en una enciclopedia básica de electronica.

Esta información deseo compartirla con todos:

La potencia máxima en VA (Volt-Amperes) del transformador es igual al cuadrado del área en cm2 de la parte central de la laminación (P = A^2)

Las informaciones básicas sobre el número de vueltas para el primario varían, algunas son:

-----------------------------

Tomado de http://sound.westhost.com/xfmr.htm a la mitad del punto 3

np= Espiras en el primario
ns= Espiras en el secundario
Vp= Voltaje en el primario
Vs= Voltaje en el secundario
N= Relación de transformacion

np = Vp x k / Area central del laminado
Donde: k= 45 para 50Hz, y k=38 para 60Hz

N= Vp / Vs

ns= (np / N) + 10%
Donde el 10% extra de vueltas es para compenzar las pérdidas de la laminación

Esta página no indica como calcular el diametro del alambre.

+++++++++++++++++++++

Tomado de http://www.anser.com.ar/transformadores.htm

VAs= Volt-Amperes del secundario
VAp= Volt-Amperes del primario

VAp = VAs + 20%
Segun el ejemplo: Si se necesitan 600W el transformador debe calcularse para 720W, para tomar encuenta las pérdidas

Area central necesaria de la laminación = 1.1 x sqrt(VAp)
Donde sqrt(VAp) es la raiz cuadrada de la potencia del primario en Volt-Amperes.

VPV = 22500 / (F x B x S)
Donde:
VPV = vueltas por voltio
F = frecuencia (50 o 60) en Hz
B = Kilogauss (9, constante)
S = Area central del transformador en cm2

np= Vp x VPV
ns= Vs x VPV

Ip= VAp / Vp

Se usa una densidad de corriente de 3 Amp/mm2 para obtener el area del alambre.

Sp= Area del alambre del primario
Ss= Area del alambre del secundario

Sp= Ip / 3
Ss= Is / 3

Ahora se busca en una tabla el diametro y calibre del alambre.

*****************************

En http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/tracir2.html#c1 hay un script para calcular las vueltas del primario y secundario, tomando el cuenta que el primario debe tener una inductancia de 1 Hy para asegurar que no consuma mucho cuando esta trabando en vacio.

/////////////////////////////////////

Desafortunadamente cada método es muy distinto ya que usan formulas que dependen enteramente de la laminación, y yo no conozco los datos de la laminación que usa este horno :? .

Hice los calculos del número de vueltas que se necesitan para usar toda la laminación que tengo (23.8 cm2) que da un aproximado de 566.44W para un transformador con relación 1:1, y los resultados son los siguientes:

Metodo 1:
np = 120 x 38 / 23.8 = 191.6 queda en 192 vueltas
ns = (192 / 1) + 10% = 211 vueltas

Metodo 2:

VPV = 22500 / (60 x 9 x 23.8) = 1.75
np = 120 x 1.75 = 210 vueltas
ns = 120 x 1.75 = 210 vueltas

Metodo 3:

Se coloca el valor del voltaje y la frecuencia y automticamente calcula
np = 200 vueltas
ns = 200 vueltas

Como se observa, el numero de vueltas es muy cercano pero me gustaría su opinión sobre las ventajas y desventajas de cada uno, para poder tomar lo mejor de cada uno y devanar los transformadores.

Gracias por su tiempo Dr Frank.

Saludos.

Francisco Alvarez.


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