berni

CULCyT//Artículo Principal

Diseño, Construcción y Pruebas Básicas de un Transformador de Pequeña Capacidad
M.C. Onofre A. Morfín Garduño1, M.I. David García Chaparro2, M.I. Gabriel Bravo Martínez3

de los conductores en porcentaje (valor
por omisión: 5%). En el proceso de
diseño se dimensiona el sistema
magnético del transformador (longitud
media, área transversal), se cuantifican lasresistencias de los devanados primario y
secundario,
la
inductancia
de
magnetización y el nivel de pérdidas en
los conductores. En la etapa de resultados
se reporta: el calibre del conductor, el
número de vueltas y el peso en gramos de
cable requerido para cada devanado.
Además, se reporta el tipo de laminación.

RESUMEN
Básicamente se reportan algunas de las
actividadesteórico-prácticas que se han
desarrollado en el tema de Sistemas
Magnéticos de la materia de Máquinas y
Fuentes de Corriente Directa ofertada en
la carrera de Ingeniería Eléctrica del
Instituto de Ingeniería y Tecnología en la
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez,
Chihuahua. Se inicia con el proceso de
diseño de un transformador de pequeña
capacidad, posteriormente se presentan
las etapas de sufabricación y en la parte
final se realizan procedimientos prácticos,
para establecer su circuito equivalente y
poder así cuantificar analíticamente su
regulación de voltaje, su eficiencia,
pérdidas en los conductores y pérdidas
magnéticas.

1. Diseño del Transformador
Se utilizan laminaciones tipo E, en la
fabricación del transformador de pequeña
capacidad tipo acorazado con núcleocuadrado, sus medidas están en función
del ancho de la columna central. Para la
laminación 100 esta medida es de una 1.0
pulgada (ver Figura 1). La información de
entrada al proceso de diseño consiste en:
a) registrar el número de identificación de
la laminación, b) los valores eficaces de
la corriente y el voltaje de salida del
transformador, c) el voltaje eficaz de
entrada y d) el nivel depérdidas deseado

Figura 1. Laminación tipo E.

Algunas de las ecuaciones que se aplican
en el proceso de diseño son:
Voltaje Inducido en el primario
V p = 4.44 N p fBmax Ac

(1)

donde:

1

Depto. de Eléctrica y Computación , IIT. UACJ. omorfin@uacj.mx
Depto. de Eléctrica y Computación , IIT. UACJ. dagarcia@uacj.mx
3
Depto. de Eléctrica y Computación , IIT. UACJ. gbravo@uacj.mx
2CULCyT//Julio–Agosto, 2005

4

Año 2, No 9

Vp = Voltaje inducido en el primario.
Np = Número de vueltas del primario.
f = Frecuencia.
Bmax = Densidad de campo magnético
máxima.
Ac = Área de la sección transversal del
núcleo, donde se montan las bobinas.

Para calcular la longitud media y definir
el área de la sección transversal del
núcleo del transformador tipo acorazado
quetiene dos ventanas, se debe
determinar
el
sistema
magnético
equivalente a un transformador tipo
columna, el cual solo tiene una ventana.

Relación de vueltas del transformador

1.1 Interfaz de usuario del programa
de diseño

a=

Vp
Vs

El proceso de diseño del transformador de
pequeña capacidad fue desarrollado en el
lenguaje orientado a objetos C#, teniendo
el objetivo dediseñar una aplicación fácil
de manejar por parte del usuario.

(2)

donde:
Vp = Voltaje inducido en el primario.
Vs = Voltaje inducido en el secundario.

Datos de entrada. Los parámetros de
entrada comprenden: tipo de laminación,
voltaje de entrada, voltaje y corriente de
salida y el nivel de pérdidas en el cobre
deseado. Ver Figura 2.

Resistencia en un devanado
R=ρ

l
A

(3)donde:
ρ = Resistividad del alambre magneto.
l = longitud del alambre.
A = Área de su sección transversal.
Pérdidas en el conductor, en Watts
PR = RI 2

(4)

donde:
R = Resistencia del devanado.
I = Corriente en el devanado.

Figura 2. Datos de entrada

Inductancia de magnetización

Lm =

µ c N p2 Ac
lc

Parámetros de diseño. Se reportan los
parámetros más importantes...