Conceptos relativos a las instalaciones eléctricas

En ingeniería electrónica, se entiende por diseño de transformadores al cálculo, proyección y confección de los transformadores, estás máquinas eléctricas, indispensables para el uso de la electricidad residencial como también para las subestaciones, son capaces de elevar o disminuir los niveles de tensión e intensidad de la corriente eléctrica, para que haga funcionar un determinado elemento o factor.- ....................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=80f8a020d23dc1e314d1b1b2d132309656c25b66&writer=rdf2latex&return_to=Dise%C3%B1o+de+transformadores

INTRODUCCIÓN:

He construido un transformador monofásico a partir de otro transformador quemado. Las características de este son: 220/24-12 V y 2A en el secundario, la potencia es de 48 VA,.

La calidad de las chapas es de a = 1, y el grosor de las mismas es de 0'45 mm. La inducción magnética es = 10000 Gs. El carrete también lo voy ha construir, ya que no voy a utilizar todas las chapas y el otro carrete está con el cable quemado, lo haré de baquelita, un material aislante.0

Ahora procederé a realizar los cálculos y luego explicaré el proceso de construcción.

2-. CÁLCULOS:

Calcularemos la potencia, dependiendo de la Tensión mayor del secundario y de la Intensidad prevista.

P = V2 · I2 = 24 · 2 = 48 V

Depende de la potencia calcularemos la Sección del Núcleo (Sn).

Sn = a · "P = 1 · "48 = 6'92 cm2

Teniendo el lado B de las chapas y la Sn, calcularemos el lado A y el nº de chapas que colocaremos. Este nº depende del grosor, que en mi caso es de 0'45 mm.

B 3'6

A · B = Sn ; A · 3'6 = 6'92 cm2 ; A = ----- = ------ = 1'92 cm

Sn 6'92

A 1'92

Nº de chapas = -------- = -------- = 42'6 chapas

Grosor 0'045

Ahora calcularé la sección. Para calcular la sección del primario necesito la I1. También calcularé el diámetro del cable, de ambos bobinados.

Primario: P 48

I1 = ------- = ------- = 0'22 A

V1 220

I1 0'22

S1 = -------- = -------- = 0'054 mm2

d 4

d = densidad de corriente máxima para una potencia de 48 VA.

1 = = = 0'26 mm

Secundario: I2 2

S2 = ------ = ------- = 0'5 mm2

d 4

2 = = = 0'8 mm

A continuación calculare el nº de espiras por voltio, para esta operación utilizare la inducción magnética de las chapas que es = 10000 Gs, y la Sn = 6'92 cm2, también la frecuencia que aquí es de 50 Hz.

108 108 108

N/v = --------------- = -------------------- = ----------------------------- = 6'51 V

4'44 · · f 4'44 · · Sn · f 4'44 · 10000 · 6'92 · 50

N/v = Nº de espiras por voltio

4'44 = Una constante

= Flujo Magnético = · Sn

f = Frecuencia ( Hz )

Ahora vamos a calcular cuantas espiras hay que hacer para cada bobinado.

Primario:

N1 = N/v · V1 = 6'51 · 220 = 1432'2 espiras

Secundario:

N2,1 = N/v · V2,1 = 6'51 · 12 = 78'12 espiras

N2,2 = N/v · V2,2 = 6'51 · 12 = 78'12 espiras

3-. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN:

Una vez realizados los cálculos, continuaré con el proceso de construcción. Este apartado lo dividiré en cuatro puntos.

Construcción del carrete.

Para construir el carrete utilizaremos un material aislante llamado Baquelita. piezas diferentes, donde Realizaremos tres cada una tendrá su pareja..

Estas piezas las dibujaremos en la Baquelita y luego las cortaremos con la sierra, ya bien eléctrica o manual. Una vez cortadas las uniremos formando el carrete.

Bobinado del carrete:

Para colocar el carrete en la bobinadora hay que fabricarle un trozo de madera con las medidas iguales a la de la Sección del núcleo, y hacerle un agujero con el taladro de las medidas del eje de la bobinadora, este agujero no tiene que ser mas grande, porque sinos nos bailará el carrete.

Antes de empezar a bobinar hay que limar los canto del carrete que quedan a la parte de fuera, donde va apoyado el hilo, hay que dejarlos mas o menos redondeados, para que no fuerce al hilo y lo corte. Después le pondremos un trozo de papel aislante. Comenzamos a bobinar del punto al plato en el sentido de las agujas del reloj. Cuando hemos ido nos toca volver al contrario, las espiras deben estar juntas para que cuando caiga otra encima no se hunda, sino que se que se quede encima.

Cuando hayamos terminado el primario los extremos de este se dejan fuera, no cortar muy junto al carrete, hay que dejarle bastante hilo. Le ponemos otro trozo de papel aislante para cubrir el bobinado primario y se le aplica una capa de barniz aislante. A continuación comenzaremos a bobinar el secundario, cuando hayamos dado las vueltas necesarias para el primero del secundario el hilo no hace falta cortarlo, sino que sale fuera y le hacemos un doble bastante largo y continuamos bobinando. Una vez terminado de dar todas las vueltas necesarias, sacaremos los extremos del secundario como lo hemos hecho en el primario.

Le colocamos un trozo de cartón PRESPAN para tapar el bobinado y donde escribiremos las características del transformador para evitar confusiones.

Ahora se puede comprobar con el polímetro que los bobinados tienen continuidad y no están en cortocircuito el primario con el secundario.

Montaje del núcleo:

Una vez terminado de bobinar el carrete y comprobarlo, tenemos que montar el núcleo del transformador, utilizaremos las chapas con las que realizamos los cálculos. Habrá que colocarlas de una en una, de dos en dos, etc., como os guste, pero siempre igual. Primero las introduciremos por un lado y luego por el otro, alternativamente, también colocaremos las I a continuación de la E (formas de las chapas). Una vez colocadas todas las chapas necesarias tendremos que aislarlas del resto del transformador con cartón PRESPAN, hay que sujetar las chapas con tornillos donde estos tienen que estar aislados y unidos entre sí.

Luego fabricaremos un soporte para colocar regletas de conexión y así sujetar los extremos de los bobinados. También pondremos una placa indicando cuales son las salidas y las entradas con sus tensiones respectivamente.

Medida de aislamiento:

Para comprobar que el transformador está aislado de los tornillos y de los bobinados utilizaremos un polímetro. Comprobando que los tornillos no tengan continuidad con las chapas, para ello habrá que cubrirlos con un canutillo aislante, y que los distintos bobinados tampoco tengan continuidad ni con las chapas ni con los tornillos.

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Diseño de transformadores monofásicos

Enviado por javier pillco

Resumen
Introducción
Diseño de núcleos magnéticos monofásicos (tipo columnas y acorazado)
Diseño de devanados
Tipos de chapas normalizadas (formas y tamaños)
Conclusiones
Citas/o referencias
Anexos

Resumen

En este documento como ensayo previo mostraremos el correcto diseño para transformadores monofásicos en cuanto indicaremos las partes importantes que debemos tomar en cuenta para el diseño que consta de tipos de núcleos magnéticos, diseño de devanados y por sus tipos de chapas que están normalizadas en el medio de las maquinas eléctricas y sobre las características importantes que ofrece cada diseño sobre las ventajas y desventajas que ofrecen cada uno de ellos

PALABRAS CLAVES: bobina, núcleo, monofásico, perdidas, transformador

Introducción

El Transformador es un dispositivo que convierte energía eléctrica de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre sí eléctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferro magnético. El arrollamiento que recibe la energía eléctrica se denomina arrollamiento de entrada, conindependencia si se trata la mayor (alta tensión) o menor tensión (baja tensión) y el arrollamiento del que se toma la energía eléctrica a la tensión transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del núcleo de hierro. El núcleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magnético

Figura 1. Núcleo de un Transformador

DISEÑO PARA TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS

Diseño de núcleos magnéticos monofásicos (tipo columnas y acorazado)

2.1.1 Transformador monofásico de columnas

El transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magnético. En la figura se trata de un transformador monofásico dónde el circuito magnético se cierra por las culatas superior e inferior En los transformadores de columnas los bobinados son claramente visibles y están devanados sobre núcleos en forma de columnas, unidos por extremos, a las otras columnas por un yugo o puente

Figura 2. Transformador Monofásico tipo Columna

2.1.2 Transformador monofásico acorazado

El transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magnético, estas dos columnas no poseen ningún devanado. En los Transformadores monofásicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total. Este tipo de núcleo acorazado, tiene la ventaja con respecto al llamado tipo columna, de reducir la dispersión magnética, su uso es más común en los transformadores monofásicos. En el núcleo acorazado, los devanados se localizan sobre la columna central, y cuando se trata de transformadores pequeños, las laminaciones se hacen en troqueles. Las formas de construcción pueden ser distintas y varían de acuerdo con la potencia

En los transformadores acorazados el flujo producido por cada bobinado es encerrado en un anillo magnético, de modo que no hay interacción entre el flujo de una fase y las restantes.

Figura.3 Transformador monofásico acorazado

Diseño de devanados

La disposición de los devanados en los transformadores debe ser hecha de tal manera que se concilien en la mejor forma la exigencia que son contrastantes entre si del aislamiento y de la mejor dispersión del flujo La clasificación más grande que hay de los transformadores es la de su posición de los devanados y estos se clasifican en:

2.2.1 Transformadores de devanados separados

Figura 4.. Esquema físico de un Transformador según la posición de sus devanados.

2.2.2 Transformadores de devanados concéntricos

Cada uno de los devanados están distribuido a lo largo de la columna el devanado de tensión baja se encuentra en la parte interna y aislado del núcleo y del tensión más elevada por medio de tubos aislantes

Figura 5. Esquema físico de un Transformador con devanados concéntricos.

2.2.3 Transformadores de bobinas alternadas.

Este tipo de devanado están subdivididos cada uno en una cinta numero de bobinas que están dispuestas en las columnas en forma alternada

Figura 5. Esquema físico de un Transformador con bobinas alternadas

Tipos de chapas normalizadas (formas y tamaños)

Para diseños de chapas normalizadas y el uso para el diseño de transformadores monofásicos debes tener en cuenta los siguientes puntos

Figura 6. Cortes de chapas para núcleos

Elección de la chapa magnética: (ancho de la columna B)

La elección de la chapa se hace en función de la sección neta (Sn) resultante y con ayuda de la tabla Correspondiente.

Sección del núcleo:

· Sección neta: sección en cm2 de circuito magnético.

Elección del carrete: (dimensiones de la ventana del carrete B•A) Se hará el función de la chapa elegida y de la sección real (Sr) del núcleo.

CHAPAS PARA TRANSFORMADORES MEDIDAS

En esta imagen esta explicado las medidas que pueden tomar las chapas tomando en cuenta la tabla que se encuentra a continuación se debe tomar según el acotamiento que se tiene en la imagen que tiene como nombre letras y los valores se encontraran en la tablas