Calculo transformador reductor.

Este artículo está orientado exclusivamente para aquellas personas que estén realizando estudios sobre bobinado de transformadores magnéticos, No realizar si no posee conocimientos previos. Coloca en práctica el diseño de transformadores con chapas en (E), vamos a ver el diseño de un trasformador cuya tensión de entrada en la red es de 120 Vac, como para una tensión de red de 220 Vac, y que la salida regulada sea de 12 voltios por 11 Amperios.

Vamos a colocar en práctica fórmulas matemáticas, el manejo de la tabla de los cable AWG. Comenzamos con el cálculo transformador reductor.

Datos de las chapas para el transformador:

(A) sección Neta, es igual a la medida en centímetros del ancho de la chapa, (B) es igual a la cantidad de láminas, medida en centímetros de las chapas.
De acuerdo a esto, existen chapas cuya sección neta es de 2.9, 3.0, 3.2, 3.8, 4.0, 5.0, 6.0 centímetros.

Teniendo en cuenta las medidas Netas se realiza el cálculo para determinar que calibre y número de vueltas y su intensidad.
Para este artículo vamos a realizar el cálculo para un transformador cuyas chapas tienen las siguientes medidas:

Comenzamos: Datos de las chapas:

(A = 2.9 cm) es el ancho del núcleo del trasformador
(B = 4.1 cm) es la cantidad de láminas una sobre otra, es decir, el ancho.

Este diseño está basado en tensión de entrada tanto para 120 Vac, como para 220 Vac.

1 Fórmula.

SECCIÓN NETA

La sección neta es el ancho del núcleo, el cual para este caso es de:

S.N que significa sección neta, es igual a A * B, entonces multiplicamos:

2.9 * 4.1 = 11.89 cm² (resultado total en centímetros cuadrados)

donde; 11.89 cm² es el resultado de las medidas de AxB

2 Fórmula

POTENCIA APARENTE:

S = Sn² * 11.89 Cm²

11.89² * 11.89² = 141.37 VA (volta amperes);

El resultado de la potencia aparente sería 140.37 volta amperes

3 Fórmula

POTENCIA ACTIVA:

Potencia * Potencia aparente * 0.85

141.37 * 0.85 = 120.1 W (Watts)

El resultado 120.1 watts.

4 Fórmula

CALCULAR NÚMERO DE ESPIRAS POR VOLTIO. (N.E.V.)

Número de espiras por voltios =

N.E.S = 10⁸ / 4.44 (4.44 es la contante que siempre se maneja para el diseño de transformadores) * Hz * S.N * la inducción magnética.

Expresiones de la fórmula.

10⁸ * Constante = 4.44 * Hercios = Hz * Sección Neta = Sn Inducción Magnética,

N.E.S = 100000000 / 4.44 * 60 * 11.89 * 10000

Para resolver esta fórmula se anulan:

5 ceros de los 100000000, 4 ceros de los 10000 y 1 cero de 60

Fórmula DESPEGADA: N.E.V =1000 / 316.7 = 3.157 (espiras por voltio) NÚMERO DE ESPIRAS PRIMARIO:

Esto quiere decir que cada 3 vueltas, en el bobinado, se dará como resultado 1 voltio.

Ya que determinamos que cada 3 vueltas se da un voltio, entonces vamos a hallar el número de espiras para el bobinado primario:

6 Fórmula

NÚMERO DE ESPIRAS EN EL BOBINADO PRIMARIO:

N.E.P (Número de espiras Primario)
N.E.V (Número de espiras por voltio)
Vp (Voltaje Primario)

Fórmula; N.E.P = N.E.V * Vp

3.157 x 220 = 694.54 espiras en total (se redondea a 695 espiras en el bobinado primario para una tensión de 220 Vac)

Ahora bien; si el mismo trasformador fuera para una tensión de entrada de 120 Vac; entonces seria con la siguiente fórmula para hallar la cantidad de espiras:

Fórmula; N.E.P = N.E.V * Vp

3.157 x 120 = 378.84 espiras en total (se redondea a 379 espiras en el bobinado primario para una tensión de 120 Vac)

EN CONCLUSIÓN:

Tensión de 220 Vac = 695 espiras para el bobinado primario
Tensión de 120 Vac = 379 espiras para el bobinado primario

7 Fórmula

Vamos a hallar el número de espiras en el bobinado secundario donde se realiza las siguientes operaciones matemáticas:

NÚMERO DE ESPIRAS SECUNDARIO:

N.E.S (Número de espiras secundarias)
N.E.V (Número de espiras por voltio)
Vs (Tensión secundaria)

Formula N.E.S = N.E.V * Vs

3.57 * 12 = 37.88 (Espiras para el bobinado secundario y se redondea a 38 espiras en total)

Ya que témenos el NÚMERO DE ESPIRAS para el bobinado secundario, vamos a realizar la siguiente operación para hallar la INTENSIDAD DEL BOBINADO PRIMARIO.

INTENSIDAD PRIMARIO

I.P (Intensidad Primario)
P   (Potencia)
Vi   (tensión Primaria)

Fórmula: I.P = P / Vi

Para calcular la identidad primaria existe la siguiente tabla de valores:

Entonces, como tenemos una potencia de 141.37, la densidad será de 3, ahora con estos resultados vamos a ejecutar la fórmula para saber el resultado.

141.37 P / 220 Vac = 0.642 AMPERIOS (Este resultado es si su trasformador es para una red de 220 Vac)
141.37 P / 120 Vac = 1.178 AMPERIOS (Este resultado es si su transformador es para una res de 120 Vac)

RESULTADO FINAL:

0.642 AMPERIOS (Este resultado es si su trasformador es para una red de 220 Vac)

1.178 AMPERIOS (Este resultado es si su transformador es para una res de 120 Vac)

De acuerdo es estos resultados vamos a la tabla de valores donde nos muestra los diferentes alambres esmaltados que hay en el mercado y sus calibres, la cual es la siguiente:

Según la tabla de valores entonces:

0.642 AMPERIOS (Este resultado es si su trasformador es para una red de 220 Vac) LE CORRESPONDE UN CALIBRE 24

1.178 AMPERIOS (Este resultado es si su transformador es para una res de 120 Vac) LE CORRESPONDE UN CALIBRE 22

la siguiente fórmula matemática es para hallar la INTENSIDAD DEL BOBINADO SECUNDARIO donde:

INTENSIDAD SECUNDARIO:

I.P (Intensidad Secundaria)
P   (Potencia)
Vs   (tensión Secundaria)

Fórmula: I.P = P / Vs

141.37 P / 12V = 11.78 AMPERIOS (Este resultado del bobinado secundario en amperios)

LE CORRESPONDE UN CALIBRE 12.

De acuerdo a estas fórmulas matemáticas se resuelve las siguientes estancias donde el trasformador quedaría de la siguiente manera:

MEDIDAS DE LAS CHAPAS EN (E):

2.9 el ancho del núcleo
4.1 el ancho del apilamiento de las láminas.

Si el transformado a diseñar es para las redes locales, seria de la siguiente manera:

Tensión de 220 Vac = 695 espiras para el bobinado primario con un cable esmaltado del calibre 24
Tensión de 120 Vac = 379 espiras para el bobinado primario con un cable esmaltado del calibre 22

PARA EL BOBINADO SECUNDARIO:

38 espiras en total, con un calibre 12

De esta manera damos por concluido el cálculo que se debe ejecutar para hallar que calibre y cuantas espiras dar en el núcleo para lograr el voltaje y amperaje requerido.

Tengan presente que esta teoría cambia de acuerdo a sus necesidades como tipo de chapas, voltajes de red local, intensidad requerida y este artículo solo está hecho para que partan de una base para ejecutar sus propios diseños.

Espero les sea de utilidad para aquellas personas que esté estudiando electricidad y embobinado de transformadores.

¡Saludos, mis estimados.!!!