Construccion de un transformador

Laboratorio No 2: Diseño y Construcción de un Transformador
Resumen—Se presenta un informe, en donde se muestra los cálculos necesarios para la elaboración de un transformador teniendo en cuenta los parámetros de construcción que permitan cumplir con las características deseadas.

Palabras Clave— Devanados, Núcleo, Transformador, Voltaje Inducido.
INTRODUCCIÓN
L
os transformadoreseléctricos han sido uno de los inventos más relevantes de la tecnología eléctrica, ya que sin la existencia de los transformadores, sería imposible la distribución de la energía eléctrica tal y como la conocemos hoy en día.

El transformador en términos generales es una máquina estática que transforma la energía eléctrica, de un circuito de corriente alterna a otro, bajo el principio de inducciónelectromagnética transformando los valores de tensión eléctrica sin cambiar la frecuencia.

Este dispositivo eléctrico básicamente esta construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de tal forma que al paso de una corriente eléctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética en una segunda bobina (llamada secundaria) generándose con este principiofísico, una transferencia de potencia.

Es por esto, que debido a sus características y al gran número de aplicaciones que presenta este dispositivo, el laboratorio tiene como objeto entender el funcionamiento del trasformador, lo cual se logra mediante la construcción de unos de estos dispositivos, que nos permitirá observar como los parámetros afectan su comportamiento.
Diseño Transformador
Parala elaboración del transformador se utilizaron láminas tipo E, las cuales tienen las dimensiones indicadas en la Figura 1.

Diciembre 2008. Los autores desempeñan el papel de estudiantes de Ingeniería Electrónica asociados al Departamento de Electrónica de la Facultad de Ingeniería en la Universidad de Nariño – Nariño, Colombia, (e-mail: obando3d@hotmail.com; daniel_electronico93@yahoo.com).Figura 1. Dimensiones de Laminas.
Se establecieron los valores eficaces de voltaje y corriente en la salida del transformador a diseñar, en este caso los valores con los cuales se trabajo fueron:

Voltaje en la salida o secundario del transformador entre:

Vout=24-30V

Con una toma central, por lo cual el valor esta entre:

Vout1,2=12-15V

Para cada toma del transformador.

Lacorriente de salida en el secundario del transformador se la tomo en un rango de:

Iout=1-1.5A

Cabe aclarar que los cálculos se trabajaron con los valores extremos para evitar problemas en el proceso de diseño.

A la entrada del transformador se trabajo con el valor nominal de la red eléctrica que tras su medición tiene en promedio un valor de:
Vin=115,5V

Con los anteriores valoresestablecidos para el diseño, se procedió a realizar los respectivos cálculos, donde algunas de las ecuaciones utilizadas son las siguientes:

Voltaje Inducido en los Devanados del Transformador.

Vrms= 4,44*N*Bm* A* f108

Donde:

A en cm2
f en Hz
Vrms: voltaje eficaz
Bm=10000Gauss
N=numero de vueltas

Los valores de Vrms y N, se utilizan de acuerdo a la sección con la cual se estetrabajando ya sea el devanado primario o el secundario del transformador según se requiera.

Relación de Vueltas del Transformador.

n=VpriVsec
Donde:

Vpri=voltaje inducido en primario.
Vsec=voltaje inducido en secundario.

Potencia Aparente.
Teniendo en cuenta las dimensiones del núcleo.

A=∝S
Donde:

A: área de la sección transversal de la pierna central del núcleo en cm2.
α:factor de calidad de las láminas del núcleo, valor que esta entre 0,7 y 1, para núcleos comunes se asume como 1.
S: potencia aparente en Voltamperios (VA).

Y debido a que se presentan variaciones en el voltaje y en la uniformidad del núcleo se modifica la anterior relación con un factor de seguridad sobre la potencia aparente del diseño; asumiendo α=1 y un factor de seguridad del 20%, la...