contruciion de bobina

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bobina

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CONSTRUCCIN DE UN TRANSFORMADOR CASERO

>QU ES UN TRANSFORMADOR?

Es un componente elctrico diseado para cambiar el nivel del voltaje y de la corriente, de acuerdo a las necesidades especficas del caso. Formado por dos bobinas enrolladas alrededor de un ncleo o centro comn.El ncleo est formado por una cantidad predeterminada de chapas o lminas hechas de una aleacin de Hierro y Silicio. Esta aleacin reduce las prdidas por histresis magntica (capacidad de mantener una seal magntica despus de ser retirado un campo magntico) y aumenta la resistividad del Hierro.

USO Y APLICACIN DE LOS TRANSFORMADORES

La corriente elctrica generada en las plantas de energa, debe ser transportada hasta los hogares y empresas. Para ello es necesario utilizar voltajes muy altos que superan los 25.000 voltios. Por tal razn se usan transformadores cada tanto, para convertir los altos voltajes, en 115 voltios o 220 voltios, dependiendo del pas. Los aparatos electrnicos de hogares e industrias utilizan para su funcionamiento niveles de voltaje diferentes al que entrega la red pblica. Para que estos aparatos funcionen requieren un transformador.

Este manual pretende de modo sencillo, ensear a construir transformadores de manera casera. Pues el mercado en algunos pases hace costosa o difcil su adquisicin. Este tutorial incluye las tablas y frmulas para la construccin de todo tipo de transformadores que correspondan a las necesidades suyas y de su mercado.

NOTA: El transformador que vamos a ensear en este caso, es de 44V x 44V AC, ideal para amplificadores de 250W, pero es bueno anotar que este es SOLO UN EJEMPLO. Cada vez que piense hacer un transformador debe leer previamente el articulo de Cmo calcular transformadores, hasta que aprenda bien a calcularlos.

Materiales

Alambre magneto de doble capa

El alambre de cobre multiusos est recubierto con una base en resina polister Imida y sobrecapa poliamidemida conocida popularmente como Barniz Dielctrico.Existen dos tipos de recubrimiento HS (Capa sencilla) y HD (Capa doble). Los alambres magneto pueden ser redondos, cuadrados o rectangulares.Caractersticas bsicas: 200 grados centgrados de resistencia trmica, resistencia a las sobrecargas, maleabilidad ideal para embobinar, resistencia a la abrasin, rigidez dielctrica en presencia de humedad, resiste el choque trmico, el flujo termoplstico y los solventes. Este alambre es usado en la fabricacin de generadores, alternadores, bobinas, motores elctricos, balastos, lmparas de mercurio, transformadores de potencia, etc. Para conseguir fcilmente el alambre, se puede recurrir a los depsitos de chatarra o segundas, donde se consigue reciclado. El alambre no debe estar ni pelado, ni quemado, ni partido, o a punto de partirse.

Chapas de hierro silicio

Las chapas o lminas de hierro silicio o hierro dulce, vienen con formas de letras (I) y (E) que intercaladas, forman el ncleo del transformador. Estas vienen en grano orientado (de ms gauss) o grano no orientado (chapa comn). Este material es ideal para evitar las prdidas por Histresis magntica y tienen la capacidad de imanarse y desimanarse rpida y fcilmente. Conseguir estas chapas nuevas es costoso, pues sus fabricantes venden al por mayor. Por esta razn invitamos a todos los interesados a visitar los depsitos o cacharreras, para que reciclen las chapas de transformadores usados, si el reciclador no lo hace, usted deber interesarlo en el tema, ofrecindole comprar las chapas y el alambre a un mejor precio que si el reciclador las vendiera por peso o chatarra. Las chapas y las formaletas tienen una relacin directa, existe cada chapa, para cada formaleta. A continuacin presentamos una tabla con las especificaciones de las chapas ms comunes del mercado.

Dibujo de las chapas para el ncleo del transformador

Medidas en milmetros de las chapas para el ncleo del transformador

ABCDEPeso por Cm-g

4832168-120

60402010-190

66442211-225

75502512.56.0300

845628147.0365

966432168.0480

1147638198.0675

1328844228.0900

15010050259.51170

18012060309.51680

210140703511.02300

240160804011.03000

3002001005011.04700

Papel parafinado

Cuando construimos un transformador, la energa se transmite del devanado primario al secundario, a pesar de que estos, no se tocan, pues si se llegaran a tocar, habra corto circuito.El papel parafinado de calibre grueso, se usa para aislar los devanados o rollos de alambre entre s. Este papel, como su nombre lo dice, tiene un bao de parafina, que lo hace flexible y dctil. Adems lo asla de la humedad y le da una resistencia al calor, evitando que se cristalice.En caso de no conseguir el papel parafinado, se puede usar papel pergamino o mantequilla grueso, aunque su durabilidad no es la misma.

Formaletas

La Formaleta es un carrete cuadrado que se usa como soporte para enrollar el alambre y evitar que se disperse, ayudando al buen encajamiento del alambre.Al momento de fabricar un transformador se debe tener en cuenta que la formaleta y las chapas estn directamente ligadas, ya que el ancho del centro de las chapas, determina el ancho de la formaleta, y la cantidad de chapas, determinan el largo de la formaleta.Por esta razn es importante, al momento de calcular el rea del ncleo del transformador, buscar o construir una formaleta que nos aproxime a esta rea y coincida con las chapas que tengamos a la mano. Las Formaletas se consiguen en plstico, cartn y fibra de vidrio (para los transformadores de gran tamao).

Las formaletas se consiguen en los almacenes de materiales para bobinados, aunque a veces son difciles de conseguir. Por esta razn le hemos pedido a Jaime Ros, Gemetra profesional, que desarrollara unas formaletas en cartn paja, con sus respectivos planos, que puede descargar aqu gratis.A continuacin presentamos una tabla con las formaletas ms comunes en el mercado, con su rea, potencia mxima segn el ncleo y el nmero de espiras por voltio, para facilitar la construccin de los transformadores ms usados en sonido.

Tabla de ncleo de formaletas

Medida del rea del ncleo en centmetros. Compare el rea del ncleo con el ms cercano en la tabla, use esta o el rea inmediatamente ms grande a la que necesita y con el nmero de vueltas por voltio, calcule las vueltas de alambre del devanado primario y secundario.

NCLEOPOTENCIA MXIMA VUELTAS POR VOLTIO REA Cm

1.6 x 1.9 9W143.04

2.2 x 2.837W76.16

2.5 x 1.820W9.34.5

2.5 x 2.849W67

2.8 x 1.517W104.2

2.8 x 2.549W67

2.8 x 3.596W4.39.8

2.8 x 5196W314

3.2 x 3.5125W3.7511.2

3.2 x 4163W3.312.8

3.2 x 5256W2.62516

3.8 x 4231W2.7615.2

3.8 x 5361W2.2119

3.8 x 6519W1.8522.8

3.8 x 7 707W1.5826.6

3.8 x 8 924W1.3830.4

3.8 x 9 1170W1.2234.2

3.8 x 10 1444W1.138

3.8 x 11 1747W1.00441.8

3.8 x 12 2079W0.92145.6

4.4 x 9 1568W1.0639.6

4.4 x 10 1940W0.9544

4.4 x 11 2342W0.86748.4

4.4 x 12 2787W0.79552.8

Construccin de la formaleta para el transformador

Planos de formaletas

Despus de escoger la formaleta que ms se aproxima a sus necesidades, imprima el PDF con los planos. Clquelas sobre una hoja de cartn paja o cartn piedra de 1 milmetro de espesor, y luego recrtelas con un bistur, teniendo cuidado de hacerlo con la mayor precisin posible, ya que la formaleta deber recibir en su interior las chapas de hierro-Silicio, que debern entrar exactas, pero no apretadas. En el PDF de las formaletas, hallar 7 planos que corresponden a los transformadores ms usados en nuestros proyectos de audio, si usted necesita una formaleta diferente podr hacerla a escala a partir de las nuestras.Para ver el detalle de la foto, haga clic sobre ella.

Ensamble de la formaleta

Aqu podemos apreciar la manera metodolgica para armar la formaleta.Lo primero es hacer un tubo cuadrado con el rectngulo ms pequeo, para formar el espacio que contendr las chapas. Al pegar la segunda capa sobre la primera, hgalo en sentido contrario, haciendo que queden en esquinas opuestas el punto de unin de cada capa, donde la primera, es abrazada por la segunda capa, para dar fuerza y agarre a las dos piezas. Use pegante para madera y aplique abundantemente.A continuacin pegue las piezas dobles que irn arriba y abajo, dando la forma de carrete. Luego pegue las otras piezas de refuerzo como se aprecia en las fotos.

Refuerzo con cinta de enmascarar

Es necesario reforzar la formaleta con cinta de enmascarar, ya que la presin que va a recibir al momento de enrollar el alambre, es bastante fuerte. Trate de darle gran firmeza a la formaleta.

A continuacin pinte la formaleta con Barniz Dielctrico.

CMO CALCULAR EL TRANSFORMADOR PARA SU AMPLIFICADOR

TRANSFORMADOR

El transformador componente elctrico que tiene la capacidad de cambiar el nivel del voltaje y de la corriente, mediante dos bobinas enrolladas alrededor de un ncleo o centro comn.El ncleo est formado por una gran cantidad de chapas o lminas de una aleacin de Hierro y Silicio. sta aleacin reduce las prdidas por histresis magntica (capacidad de mantener una seal magntica despus de ser retirado un campo magntico) y aumenta la resistividad del Hierro.

Funcionamiento de un transformador

El cambio de voltaje o corriente que hace un Transformador se sucede gracias a que el devanado secundario es inducido por un campo magntico producido por el devanado primario en conjunto con el ncleo. El cambio de voltaje o corriente, que entrega el transformador es inverso, es decir que cuando el transformador aumenta el voltaje, la corriente baja; y cuando el voltaje baja, la corriente sube. Esto nos lleva a una ley: la energa que entrega un transformador, no puede ser superior a la energa que entra en l.Aunque el devanado primario y el secundario estn aislados por cartn, papel parafinado, prespn o plstico, el campo magntico se transmite del devanado primario al secundario.Existe una relacin entre las vueltas del devanado primario y el devanado secundario. Esta relacin, determina el voltaje de salida del transformador y son iguales, la relacin entre las vueltas de los devanados y los voltajes de entrada y salida. Cuando el devanado primario es igual al devanado secundario (1:1), el voltaje y la corriente de entrada, son iguales al voltaje y corriente de salida. En este caso este transformador slo sirve para hacer un aislamiento galvnico, es decir que podemos tocar la corriente de salida sin ser electrocutados.Al cambiar las vueltas de alambre del devanado secundario, cambia el voltaje de salida del transformador. Ejemplo: si por cada vuelta del devanado primario, damos tres vueltas en el secundario; tendramos, en el caso de aplicar una tensin de 10 voltios en la entrada, en la salida seran 30 voltios. Y Cuando enrollamos una vuelta de alambre en el secundario por cada tres vueltas del primario; en el caso de aplicar una tensin a la entrada de 30 voltios, tendramos a la salida 10 voltios.

A continuacin veremos un mtodo prctico que permite conocer las caractersticas del transformador para su Amplificador o cualquier otro aparato. En realidad existen muchas formas de evaluar y calcular un transformador, la que propondremos, conduce de forma fcil y con bastante precisin al modelo del transformador que necesitamos.

El punto de partida es determinar la potencia que entrega cada canal del amplificador, si el amplificador es estereofnico. Cada canal aportar la mitad de la potencia del amplificador. Si es un amplificador monofnico, la potencia total ser la entregada por la nica salida.

Veamos un ejemplo: teniendo un Amplificador estreo de 100 vatios, significa que cada canal es de 50 vatios, o sea que la potencia que entrega canal es 50 vatios. En este caso usaremos parlantes de 8 ohmios, es decir la impedancia del parlante RL, es de 8 ohmios, determinados por el fabricante del circuito integrado de salida o del diseo en s. Esto quiere decir quela tensin real (RMS) del transformador necesario para alimentar este amplificador, es igual al voltaje continuo que consume el amplificador, dividido entre la raz cuadrada de 2, (1.4141). Ahora bien, por aquello de las prdidas es aconsejable incrementar el valor obtenido en unos dos o voltios.

Por ejemplo; si su amplificador se alimenta con 34 voltios DC, entonces la tensin RMS del transformador se calcular de la siguiente manera:

Voltaje RMS = 34/ 234 / 1.4141 = 24 voltios AC Lo quel es igual a: Voltaje RMS = 24 voltios

A estos 24 voltios es aconsejable sumarle unos 2 voltios, dando como resultado 26 voltios ACLa potencia del transformador define la dimensin del ncleo. La potencia no es otra cosa que el producto de la multiplicacin entre el voltaje y el amperaje del transformador. As:

PT = V RMS x I RMS

Por ejemplo en el caso anterior calculamos un voltaje de 24 voltios (RMS) y una corriente de 5 Amperios, entonces la potencia ser:

PT = 24V X 5Amp = 120 vatiosTabla AWG

CalibreMils circulares Dimetro mm Amperaje

720,8183.6744.2

816,5093.2633.3

913,0902.9126.5

1010,3832.5921.2

118,2342.3016.6

126,5302.0513.5

135,1781.8310.5

144,1071.638.3

153,2571.456.6

162,5831.295.2

172,0481.154.1

181.624 1.023.2

191.288 0.912.6

201,0220.812.0

21810.10.721.6

22642.40.651.2

230.5090.571.0

240.4040.510.8

250.3200.450.6

260.2540.400.5

270.2020.360.4

280.1600.320.3

290.1260.280.26

300.1000.250.20

La razn de aumentar dos voltios en el devanado secundario, es proveer un margen de prdida producido por el consumo de los diodos rectificadores y en la resistencia natural del transformador. Para que su transformador responda adecuadamente y entregue la corriente deseada, debe construirse con alambre de cobre del calibre apropiado.

Como hallar el calibre del alambre del devanado secundario

Para saber el calibre adecuado del alambre del devanado secundario, se debe averiguar los amperios de consumo del amplificador y luego consultar la Tabla AWG. En este caso el amplificador consume 5 amperios que obtuvimos de dividir la potencia en watts del amplificador, entre el voltaje de salida (devanado secundario). Si miramos la tabla AWG, vemos que el alambre calibre 16, soporta 5.2 amperios, aunque en la practica, se puede usar un calibre mas delgado, por ejemplo un 17, (No baje mas de un punto el calibre, ya que podra recalentarse el transformador o no entregar la potencia requerida).Vale recordar que si no sabemos los amperios de consumo, basta con dividir la potencia del amplificador entre los voltios de salida del transformador.Claro est que si el amplificador es de transistores, el devanado secundario se haya sumando los amperios que consumen los transistores. Por ejemplo cuando un amplificador trabaja con 4 transistores 2SC5200 y sabemos que cada uno de estos requiere 1.3 amperios, tenemos un total de 5.2 amperios que equivalen al alambre calibre 16.

Como hallar el calibre del alambre del devanado primario

Para hallar el calibre del alambre del devanado primario, primero hayamos el amperaje. Esto se consigue de dividir los vatios del amplificador, entre el voltaje del toma corriente o de la red pblica de su pas.En este caso tenemos un suministro de 120 voltios en la red pblica.

Amperios = Watts RMS/ Voltios de entradaLo quel es igual a:

Amperios = 120W / 120V = 1 Amp

120 watts dividido 120 voltios, igual a: 1 amperio. Si observamos en nuestra tabla AWG, el calibre mas cercano es el 23.

Como hallar el rea del ncleo del transformador

Ahora la seccin del ncleo se relaciona con la potencia total de la siguiente forma:

Seccin del ncleo = PTLa seccin del ncleo es igual a la raz cuadrada de la potencia total.

Como vimos anteriormente obtuvimos 120 vatios de potencia, para el transformador. Entonces la seccin del ncleo debe ser:

Seccin del ncleo = 120 = 10.95 cms cuadradosEsto quiere decir que nos servir un ncleo de 3.3 cms de ancho,por 3.3 cms de largo,lo que equivale a una rea del ncleo de 10.89centmetros cuadrados, aunque no necesariamente tiene que ser cuadrado. Las lminas o chapas que mas se aproximan, tienen 3.2 cms de largo en su centro, tendramos que colocar la cantidad de chapas que nos den unos 3.6 cms de ancho para lograr esa rea. La Formaleta comercial para este caso es de 3.2 cm por 4 cm que tiene una potencia disponible de 163 Watts. Esta potencia de averigu de elevar al cuadrado el rea del ncleo.

3.2 x 4 = 12.8 cms2

12.8 x 12.8 = 163.84W

Es mejor siempre usar un tamao de ncleo ms grande del que necesitamos para estar sobrados en potencia y no tener problemas al meter el alambre.

Medida para definir el ancho del ncleo sumando chapas o lminas de hierro

Medida para definir el largo del ncleo

En las figuras, se aprecia el ncleo del transformador visto por encima, la seccin del ncleo ser el producto del largo en centmetros por el ancho en centmetros. Este debe corresponder al valor calculado cuando menos, como dijimos anteriormente, si es mayor tanto mejor, pues otorga cierto margen de potencia.

Calculo del nmero de espiras del alambre de cobre

Existe una constante que es el nmero 42, no vamos a entrar en detalles acerca del origen de este numero, puesto que la idea no es ahondar en matemticas, si no lograr que personas con poco conocimiento logren hacer transfomradores.

Para calcular el nmero de espiras o vueltas de alambre de cobre, en nuestro ejemplo, se divide 42 entre los 12.8 cms2, que son el rea del ncleo de 3.2 x 4.

Nmero de espiras = 42 / 12.8 Cm2 42 dividido 12.8 = 3.28 espiras o vueltas de alambre por voltio.

Esto quiere decir, que para el devanado primario, son 120 voltios del toma corriente, multiplicado por 3.28, es igual a: 393 espiras o vueltas de alambre de cobre. Si en su pais el voltaje de la red pblica es de 220V, se multiplica, 220 voltios por 3.28 = 721 vueltas en el devanado primario.

Para hallar el nmero de espiras del devanado secundario, se toman los 26 voltios del transformador y se multiplican por 3.28 obteniendo 85 espiras o vueltas de alambre.

Ahora que ya sabemos los calibres de alambre a usar y el nmero de vueltas, podemos hacer nuestro Transformador.

Conexin de dos transformadores simples

En el caso que se nos dificulte conseguir un transformador con TAP central, una opcin muy sencilla es conectar dos transformadores simples (Sin TAP central).En la figura se muestra como se hace la conexin correcta para convertir nuestros dos transformadores sencillos, en un transformador con TAP central. Adems como se duplica la cantidad de hierro de las chapas, se aumenta un poco la potencia, mejorando el rendimiento de los dos trasformadores.

Transformadores en paralelo

En otras ocasiones se hace difcil conseguir transformadores de amperajes altos y no podemos conseguir los materiales para hacerlo.Como solucin para este problema se pueden conectar dos transformadores en paralelo y as duplicar el amperaje y mantener el voltaje. Por ejemplo: Necesitamos un transformador de 18+18 voltios AC, con una corriente de 12 amperios, para alimentar el amplificador de 300W con TDA7294.Podemos conectar en paralelo dos transformadores de 18+18V AC, con una corriente de 6 amperios y as obtendremos el transformador que requerimos para este proyecto.

Si lo desea, puede utilizar un programa llamado transformer calculation, que hace el trabajo de clculo por usted. Para que los clculos con este programa salgan correctamente, es necesario sumar dos milmetros a cada lado del ncleo, Puesto que la formaleta donde se enrolla el alambre ocupa espacio de alambre. Otra opcin es usar el programa oficial de nuestro sitio Web, que fue creado por Jaider Martnez, uno de nuestros fieles seguidores. Es un software gratuito para calcular las dimensiones, vueltas de alambre y su calibre, con slo ingresar el voltaje y el amperaje.

Algunos ejemplos de clculos para realizacin de transformadores

Por Federico Michelutti de Argentina.

Antes de realizar los ejemplos deberemos tener en cuenta la siguiente informacin:Tabla de ncleo de formaletas

Medida del rea del ncleo en centmetros. Compare el rea del ncleo con el ms cercano en la tabla, use esta o el rea inmediatamente ms grande a la que necesita y con el nmero de vueltas por voltio, calcule las vueltas de alambre del devanado primario y secundario.

NCLEOPOTENCIA MXIMA VUELTAS POR VOLTIO REA Cm

1.6 x 1.9 9W143.04

2.2 x 2.837W76.16

2.5 x 1.820W9.34.5

2.5 x 2.849W67

2.8 x 1.517W104.2

2.8 x 2.549W67

2.8 x 3.596W4.39.8

2.8 x 5196W314

3.2 x 3.5125W3.7511.2

3.2 x 4163W3.312.8

3.2 x 5256W2.62516

3.8 x 4231W2.7615.2

3.8 x 5361W2.2119

3.8 x 6519W1.8522.8

3.8 x 7 707W1.5826.6

3.8 x 8 924W1.3830.4

3.8 x 9 1170W1.2234.2

3.8 x 10 1444W1.138

3.8 x 11 1747W1.00441.8

3.8 x 12 2079W0.92145.6

4.4 x 9 1568W1.0639.6

4.4 x 10 1940W0.9544

4.4 x 11 2342W0.86748.4

4.4 x 12 2787W0.79552.8

Medida del ncleo:

Al multiplicar (X) (ancho del centro de las chapas) por (Y) (fondo dado por la cantidad de chapas), obtenemos el rea en centmetros cuadrados, del ncleo de nuestro transformador. Las medias en milmetros disponibles que tenemos para (X) son: 16, 20, 22, 25, 28, 32, 38, 44, 50, 60, 70, 80, 100.(Y) estar determinado por la cantidad de placas o chapas que colocaremos una arriba de la otra.

Ejemplo N 1:

Entrada: (devanado primario) 220 VSalida 1: (devanado secundario) 60V a 4Amp

Lo primero que debemos calcular es la potencia de nuestro transformador:

En este caso: 60V x 4 Amp. = 240 watts

Ahora: si buscamos en la tabla anterior encontraremos el valor mas aproximado que es: 256W (Estas son potencias mximas y debe estar por encima para reducir las perdidas).

NCLEOPOTENCIA MXIMAVUELTAS POR VOLTIOREA Cm

3.2 x 5256 W2.62516

De esta manera encontramos la medida del ncleo que mas se ajuste a nuestras necesidades: X = 3.2 cm por Y = 5 cm

Ahora bien; al dividir la potencia de nuestro amplificador, entre el voltaje de entrada, obtenemos el valor del amperaje para el devanado primario:

240w / 220v = 1.09 amp.

Ahora observamos en la tabla AWGCalibreMils CircularesDimetro mmAmperaje

172.0481.154.1

230.5090.571.0

Como ven, debemos utilizar para el devanado primario, alambre magneto de calibre 23 y un alambre calibre 17, para el devanado secundario, ya que este necesita 4 amperios.

Para calcular la cantidad las vueltas del devanado primario, debemos multiplicar las Vueltas por voltio (2.21 segn nuestra tabla de ncleo de formaletas), por la cantidad de voltios de entrada del transformador (voltaje de la red pblica):

220V x 2.625 = 578 vueltas para el devanado primario.

Para el devanado secundario, lo mismo pero con la salida de voltios deseada:

60V x 2.625 = 158 vueltas para el devanado secundario.

Ejemplo N 2:

Entrada: (devanado primario): 120VSalida 1: (devanado secundario): 32 x 32V a 3Amp (utilizaremos TAP Central)

Lo primero que debemos calcular es la potencia de nuestro transformador; En este caso: 32 + 32V x 3 Amp. = 192 Watts

Ahora: si buscamos en nuestra tabla de ncleo de formaletas, encontraremos el valor que ms se aproxima es de: 196W, (ya que son potencias mximas).

NCLEOPOTENCIA MXIMAVUELTAS POR VOLTIOREA Cm

2.8 x 5196W314

De esta manera encontramos la medida del ncleo que necesitamos, que es de X = 2.8 cm por Y = 5 cm

Ahora bien; al dividir la potencia de nuestro amplificador, entre el voltaje de entrada, obtenemos el valor del amperaje para devanado primario:

192w / 120v = 1.6 amp.

Ahora observamos en la tabla AWGCalibreMils CircularesDimetro mmAmperaje

21810.10.721.6

181.6241.023.2

Como ven, debemos utilizar un calibre 21 para el devanado primario, y un calibre 18, para el devanado secundario, ya que este debe entregar 3 Amp.

Para calcular la cantidad las vueltas del devanado primario, debemos multiplicar las Vueltas por voltio (3 segn la tabla de ncleo de formaletas), por la cantidad de voltios de entrada (red pblica):

120V x 3 = 360 vueltas para el devanado primario.

Para el devanado secundario, hacemos lo mismo pero con la salida de voltios deseada:

64V x 3 = 192 vueltas. En este caso, al llegar a la vuelta 96, debemos soldar el cable de TAP Central, o podemos enrollar el alambre en doble y dar slo 96 vueltas, tal como se aprecia en el video.

Ejemplo N 3:

Entrada: 220V (devanado primario)Salida 1: 24V a 3 Amp (devanado secundario)Salida 2: 9V a 1.6 Amp (devanado secundario adicional)Lo primero es calcular la potencia que deber entregar transformador, para as encontrar el tamao del ncleo adecuado.

Para este caso tomamos la potencia del devanado secundario principal, que es: 24V x 3 Amp) = 72 watts

Luego buscamos en la tabla de ncleo de formaletas y encontramos el valor mas aproximado por encima, que es: 96W (Tenga en cuenta estar al menos un 20% arriba, pensando en las perdidas por corriente de foucault).

NCLEOPOTENCIA MXIMAVUELTAS POR VOLTIOREA Cm

2.8 x 3.596W4.39.8

De esta manera encontramos la medida del ncleo que necesitamos: X = 2.8 cm por Y = 3.5cm.

Ahora bien; al dividir la potencia de nuestro amplificador, entre el voltaje de entrada, obtenemos el valor del amperaje que debe entregar el devanado primario:

96W / 220v = 0.4 amp.

Ahora observamos en la tabla AWGCalibreMils CircularesDimetro mmAmperaje

270.2020.360.4

181.6241.023.2

21810.10.721.6

Como ven, debemos utilizar un calibre 27 para el devanado primario, calibre 18 para el devanado secundario y calibre 21 para el devanado adicional.

Para calcular la cantidad las vueltas del devanado primario, debemos multiplicar las Vueltas por voltio (4.3 segn la tabla de ncleo de formaletas) por la cantidad de voltios de entrara (voltaje de la red pblica).

220V x 4.3 = 946 vueltas para el devanado primario

Para el devanado secundario se debe hacer lo mismo, pero con la salida de voltios deseada:

24 v x 4.3 = 103 vueltas.

Y para el Devanado Adicional, tenemos que: 9V x 4.3 = 39 vueltas.

Ejemplo N 4:

Entrada: 220V (devanado primario)Salida 1: 33+33v a 3amp (devanado secundario)Salida 2: 12v a 0.8amp (devanado secundario adicional)

Comencemos por calcular es la potencia de nuestro transformador:

Para este caso tomamos la potencia del devanado secundario principal, que es 33V + 33V x 3 Amp = 198 watts.

Ahora buscamos en nuestra tabla de ncleo de formaletas y encontramos el valor mas aproximado por encima, que es: 231W (Tenga en cuenta estar al menos un 20% arriba, pensando en las perdidas por corriente de foucault).

NCLEOPOTENCIA MXIMAVUELTAS POR VOLTIOREA Cm

3.8 x 4231W2.7615.2

De esta manera hemos encontrado la medida del ncleo ms adecuada para nuestro el ncleo de nuestro transformador: X = 3.8 cm por Y = 4 cm.

Ahora bien; al dividir la potencia de nuestro amplificador, entre el voltaje de entrada, obtenemos el valor del amperaje del devanado primario:

231W / 220v = 1.05 Amp.

Ahora observamos en la tabla AWGCalibreMils CircularesDimetro mmAmperaje

22642.40.651.2

181.6241.023.2

240.4040.510.8

Como ven, debemos utilizar un calibre 22 para el devanado primario, aunque se puede usar calibre 23, por ser muy poca la diferencia.Para el devanado secundario usamos alambre calibre 18, ya que este devanado necesita 3 Amp y el alambre 18 entrega 3.2 amperios. Y el devanado adicional usamos alambre calibre 24, ya que requiere 0.8 Amp.

Para calcular la cantidad las vueltas del devanado primario, debemos multiplicar las vueltas por voltio (2.76 segn nuestra tabla de ncleo de formaletas), por la cantidad de voltios de entrara (voltaje de la red pblica):

220V x 2.76 = 607.2 vueltas para el devanado primario.

Para el devanado secundario, se hace lo mismo, pero con la salida de voltios deseada:

33+33 V x 2.76 = 182 vueltas. En este caso, al llegar a la vuelta 91, debemos soldar el cable de TAP Central, o podemos enrollar el alambre en doble y dar slo 91 vueltas, tal como se aprecia en el video.

Y para el devanado adicional tenemos que: 12Vx 2.76 = 33 vueltas.

Agradecimientos muy especiales a Federico Michelutti de Argentina.

Video tutorial que muestra una de las tantas maneras de hacer un transformador

CONSTRUCCIN DE UN TRANSFORMADOR TOROIDAL CASERO

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Frente a las 3 grandes desventajas de los Transformadores Cuadrados que se usan para aparatos de gran potencia como son: su exagerado tamao, gran peso y costo elevado, nos dimos a la tarea de investigar los transformadores que se usan para los amplificadores de alta potencia en el mundo y vimos que los expertos en la materia son los Filipinos, indonesios, la india y otros lugares de Asia; Todos tenan en comn el uso de los Transformadores Toroidales. Un ejemplo son los amplificadores Kesler, Crest Audio, Crell, konzert, y Crown, entre otras marcas.Al determinar esto, nos vimos obligados a buscar una manera sencilla, para hacerlos nosotros mismos. Comprobamos que los transformadores cuadrados son adecuados, usndolos en potencias bajas, desde 1W, hasta 800W, pero si queremos ensamblar potencias superiores debemos; por economa, tamao, estabilidad y peso, usar Transformadores Toroidales. Y por supuesto! Estos tambin puede usarlos para los amplificadores de las video rockolas.

Nuevamente esperamos que si usted va a construir un Transformador Toroidal con este manual; debe leer el artculo completo y a conciencia, para que obtenga el resultado positivo que todos esperamos al emprender este tipo de tareas. Como siempre esperamos poder demostrar de manera prctica y sencilla, ahorrdoles errores, dinero y tiempo, que finalmente es lo ms valioso de todo.

En el artculo anterior enseamos cmo hacer transformadores cuadrados con chapas en forma de (E) y en forma de (I). Recordemos que un transformador se compone de un devanado primario y un devanado secundario enrollados sobre un ncleo, aislados entre si, tanto el ncleo de los devanados, como los dos devanados entre s.Un transformador puede ser diseado para bajar el voltaje o para subirlo. Tambin para aislar el voltaje de la red pblica.En este caso vamos a explicar como hacer transformadores toroidales (en forma de rosquilla), nicamente con ncleo de hierro-silicio.

NOTA: Toda la informacin que a continuacin brindaremos ha sido adquirida en su gran mayora a partir de la experiencia diaria. La idea de nuestro sitio Web es incentivar a que ms personas hagan y vivan de la electrnica, a pesar de sus pocos conocimientos. Por eso no usamos un lenguaje complicado ni nos basamos en frmulas complejas, que puedan desmotivar a los principiantes o a las personas que practican en auto aprendizaje.

Recordemos que los bobinados de un transformador son de alambre magneto esmaltado con barniz dielctrico, que sirve como aislante elctrico. Se envuelven alrededor del ncleo ya sea a mano o con ayuda de una mquina.El nmero de vueltas de alambre determinan el voltaje, un giro completo alrededor del ncleo equivale a una vuelta.El devanado primario es el que recibe el voltaje de la red pblica, ya sean 120V o 220V AC, segn sea el pas.El devanado secundarioes lasalida del voltaje del transformador.

El devanado secundario es impulsado por un campo magntico producido por el devanado primario, inducido en el ncleo.Un transformador con una relacin de 1:1 genera un voltaje casi igual al que entra en l. Digo casi, ya que debido a las pequeas prdidas no alcanza a entregar exactamente lo mismo. Por ejemplo; entran 12 voltios, a la salida tendremos unos 11 voltios aprox.Si la relacin es 1:2 (primario: secundario), la tensin que entrega el devanado secundario ser el doble que la que entra en el primario.Por ejemplo; entran 12 voltios, a la salida tendremos unos 23 voltios aprox.Una proporcin de 1:3 dar lugar a una tensin secundaria 3 veces ms alta que la tensin en el devanado primario.Por ejemplo; entran 12 voltios, a la salida tendremos unos 34 voltios aprox.Debemos tener en cuenta que todo lo dicho anteriormente slo se aplica en un transformador sin carga.Cuando el transformador se pone a trabajar, es decir a alimentar algn circuito; por ejemplo un amplificador, se registra una cada de voltaje y por tanto una diferencia entre el voltaje de entrada y el de salida, que ya no coincide con la relacin o clculo que hicimos entre la cantidad de vueltas de alambre del devanado primario y la cantidad del secundario.

Esta prdida de voltaje se debe principalmente a que el acoplamiento magntico del devanado primario y los devanados secundarios a travs del ncleo, no logran una eficiencia del 100%, y tambin a factores como la calidad del alambre de cobre, que entre mas baja sea su calidad, mayor es su resistencia a la corriente.La transferencia de potencia entre el devanado primario y el secundario se realiza magnticamente, a travs del ncleo y el aire.Recuerde que los devanados primarios y secundarios nunca van conectados elctricamente entre s, a menos que sea un Auto-transformador y eso es otro tema.

Los Transformadores Toroidales son solenoides de alto rendimiento. Recordemos que se le llama solenoide a un dispositivofsico capaz de generar un campo magntico estable y fuerte en su interior y muy dbil en su exterior. Los inductores son aquellos que como su nombre lo indica, inducen corrientes de una bobina a otra u otras cercanas. Fueron inventadas en agosto de 1831 por el fsico Ingls Michael Faraday, quien descubri que un campo magntico variable puede inducir una tensin en un cable cercano, y a esto se le llam la Ley de Induccin de Faraday. Los transformadores toroidales tambin tienen otra propiedad conocida como auto-inductancia, esto es un tipo de resistencia. El toroidal resiste o lucha contra los cambios que se generen en su propia corriente, ya sea para hacerla ms grande o ms pequea. La fuerza de la auto-inductancia depende del nmero de bobinas del toroidal y de la corriente AC que reciba.

Caractersticas de un transformador toroidalUn Transformador Toroidal tiene un campo magntico en su interior que forma una serie de crculos magnticos concntricos. Fuera de l, el campo es nulo. La fuerza de este campo magntico depende del nmero de espiras o de vueltas que el toroidal tenga. Es decir que el campo magntico disminuye a medida que crece el dimetro del ncleo del transformador.

Los Transformadores Toroidales superan en muchos campos de aplicacin a los transformadores clsicos, a pesar de que se calculan y construyen con un procedimiento ms o menos similar.Lo que hace ms eficientes a los Transformadores Toroides es el hecho de que el flujo magntico que atraviesa al ncleo de Hierro-Silicio, siempre gira en la direccin de su circunferencia, es decir en el mismo sentido de su laminacin. Esto se debe al hecho de que el ncleo es una banda o lmina muy larga enrollada en espiral.

En cambio en los ncleos de tipo E, I, el flujo del campo magntico tiene que dar la vuelta para seguir el perfil que forman la E y la I.Por esto en los transformadores clsicos la prdida del flujo magntico es mayor, sobre todo en la unin de las chapas E con las I, lo que no ocurre en los toroidales.Otra gran ventaja que presenta el transformador toroide, es su baja altura que permite ser instalado en sitios donde no cabra un transformador clsico.Para lograr la misma inductancia que un transformador clsico, un toroidal requiere menos vueltas, y puede hacerse ms pequeo en tamao. Una vez construido, notar que se calienta menos que un transformador convencional. Esto permite usar alambre ms delgado y un ncleo de menor tamao.Otra ventaja es, que como el campo magntico est contenido en su interior, los transformadores toroidales se pueden colocar cerca de otroscomponentes electrnicos,sin riesgo de que se filtren inductancias no deseadas, generando ruidos o mal funcionamiento del circuito adyacente.Los toroidales se utilizan en las telecomunicaciones, dispositivos mdicos,instrumentos musicales, amplificadores, balastos y ms.

No obstante no todo es color de rosa. Existen algunas desventajas a la hora de bobinarlos.Un transformado clsico se bobina directamente en el carrete de alambre, ya sea a mano o usando una mquina giratoria. En cambio, al hacer un toroidal, el alambre debe pasar a travs de una dona, por tanto, se debe calcular primero el largo del alambre para que no nos falte; recordemos que no se deben hacer empates, sobre todo en el devanado primario.Otra desventaja de los toroidales es lo complicado que puede ser encontrar ncleos vacos. Por eso lo mejor es reciclar y de paso le hacemos un favor al planeta.Claro est que se consiguen rollos de cinta o platina para hacer toroidales. Por ejemplo en tecolradio.com venden los rollos de platina por kilos. Se consiguen desde 3 centmetros de ancho (medida de la altura del ncleo), hasta 9.5 centmetros. La gama es muy amplia y es slo comprar los kilos necesarios de lmina y enrollarla al gusto o necesidad.

NOTA: Toda la teora y procedimiento que explicaremos a continuacin estn basados en la prctica, ensayo y error. As que todo ha sido comprobado antes de hacer este manual.

Disear transformadores y luego construirlos es una tarea muy interesante y necesaria si lo que se quiere es ahorrar un buen dinero.

El transformador que ensearemos a construir a continuacin tiene una potencia disponible de 1.225W aproximadamente. Se dice disponible porque al final no es usada toda esta potencia ya que el circuito no la consume, pero siempre que hacemos transformadores para amplificadores se disean un poco por encima de lo requerido por el equipo, esto para compensar aquello de las prdidas.

En primer lugar hablemos del ncleo. Este se consigue de acuerdo a la potencia que requiera el aparato que vayamos a alimentar, recuerde usar un ncleo que est sobre dimensionado para que quepa el alambre. Si el alambre a usar es grueso, se recomienda que el ncleo tenga un orificio grande.En este caso usamos un ncleo con un rea de 35 centmetros cuadrados. Esta se calcula de la siguiente manera:

Clculo del rea de un ncleo toroidal(De Di) * h / 2De = dimetro externoDi = dimetro internoH = altura

En este caso tenemos un ncleo de 18 cms de dimetro externo por 8 cms de dimetro interno y una altura de 7 cms. Entonces tenemos que:

18 8 = 1010 * 7 = 70 70 / 2 = 35 cm2 Un ncleo con un rea de 35 cms2 est en capacidad de soportar hasta 1.225W. Recordemos que la potencia de un ncleo se averigua con solo elevar al cuadrado el rea del ncleo. 35 * 35 = 1.225.Ahora veamos cmo hallar un ncleo adecuado para nuestro amplificador.En este caso vamos a hacer un amplificador de 1.200W que alimentaremos con este transformador. Este tendr dos devanados de 60+60V AC, un devanado adicional de 12VAC y otro adicional de 15VAC.Sacamos la raz cuadrada de 1200W que es 34.6 cm2. Por eso usamos un ncleo de 35 cm2 que es el ms cercano que conseguimos por encima de lo requerido. As que siempre que necesitemos saber que tamao de ncleo requerimos, solo debemos sacar la raz cuadrada de la potencia que entrega el aparato, en este caso el amplificador.

Clculo del calibre y cantidad del alambre para un transformador

Ahora debemos saber que calibre de alambre usaremos y la cantidad de alambre que se requiere.El calibre del alambre del devanado primario se calcula dividiendo la potencia del aparato que vamos a alimentar; en este caso un amplificador de 1200W, en el voltaje de la red pblica.

1200 Watts / 120 Voltios = 10 amperios.Si en su pas la red pblica entrega un voltaje de 220V entonces ser:1200 / 220 = 5.4 amperios.Ahora debemos consultar una Tabla AWG que tiene las equivalencias de los calibres y amperios. En nuestro caso 10 amperios equivalen a un calibre 13. Pero como es un transformador toroidal, recordemos que tienen una mejor eficiencia y podemos usar un calibre por debajo sin temor a que se recaliente. As que usaremos calibre 14 para el devanado primario.Si en su pas la red pblica entrega un voltaje de 220, entonces el calibre del alambre del devanado primario ser de 16 o 17.

El devanado secundario se calcula segn el tipo y la cantidad de transistores que lleve el amplificador. Por ejemplo si usamos los transistores de potencia 2SC5200, estos consumen 1.3 amperios. En este caso haremos dos devanados secundarios; uno para cada canal mono del amplificador, con 12 transistores. 12T * 1.3 Amp = 15.6 amperios.El calibre de alambre que soporta por encima de 15.6 amperios es el calibre 11, que soporta 16.6 amperios. Pero teniendo en cuenta lo que dijimos anteriormente de usar un calibre por debajo, usaremos un alambre calibre 12, segn la Tabla AWG, que soporta 13.5 amperios. NOTA: cuando hacemos un transformador clsico; cuadrado con chapas I y E, se debe usar el alambre exacto que soporte los amperios necesarios, segn la Tabla AWG.

Clculo del alambre en metros, para devanado primario y secundario

Como ya tenemos el calibre adecuado de los alambres, debemos calcular ahora la cantidad de alambre que se va a usar en cada devanado. Para eso primero debemos saber cuantas vueltas de alambre se van en cada uno.Para calcular las vueltas de alambre del devanado primario y el secundario se usa la misma frmula aplicada en el clculo de los transformadores cuadrados, que es la constante 42. No olvide que esta frmula slo aplica para ncleos de hierro-silicio.

42 / rea del ncleo = nmero de vueltas por voltio.Tenemos que:

42 / 35 = 1.2 vueltas por voltio.

120 voltios de la red pblica multiplicado por 1.2 = 144 vueltas de alambre para el devanado primario.

Si en su pas la red pblica entrega un voltaje de 220V, entonces 220V * 1.2 = 264 vueltas de alambre para el devanado primario.

Para el devanado secundario se multiplica el voltaje medio (1/2VAC), es decir, la mitad del voltaje total, por el nmero de vueltas por voltio. En este caso vamos a hacer dos devanados de 60+60VACEntonces tenemos que:

60V * 1.2 = 72 vueltas de doble alambre para cada devanado secundario. Recuerde que se deben enrollar los dos alambres iguales al mismo tiempo, esto con el fin de que al final uniremos un extremo inicial de un devanado, con un extremo final del otro devanado y as formar el TAP central o punto cero del transformador.

Antes de enrollar el alambre en un toroidal se debe cortar a la medida. Para esto debemos calcular cuanto alambre se ir en el devanado.Lo primero es medir cuantos centmetros se van en una vuelta de alambre alrededor del ncleo. En nuestro caso son 25 centmetros.Multiplicamos los 25 centmetros por el nmero de vueltas del devanado primario que son 144 vueltas.

25 * 144 = 3600 centmetros. Ahora se divide en 100 para convertir a metros.3600 / 100 = 36 metros de alambre para el devanado primario.

Se hace lo mismo para el devanado secundario, teniendo en cuenta que una vuelta gastar ms alambre porque el devanado primario hizo ms grueso el ncleo. As que le agregamos 2 centmetros.

27 centmetros multiplicados por el nmero de vueltas del devanado secundario que son 72 vueltas:27 * 72 = 1944 centmetros. Ahora se divide entre 100 para convertir a metros.1944 / 100 = 19.4 metros de doble alambre para cada devanado secundario.Personalmente aconsejo dejar uno o dos metros ms por precaucin.

Clculo del alambre en gramos para devanado primario y secundario

Ahora bien: en muchos sitios venden el alambre por peso. Es decir en gramos, libras y kilos. Para esto se debe calcular el peso del alambre que necesitamos.

Lo que se hace en estos casos, es cortar un metro exacto de alambre del calibre que necesitamos, luego se pesa en una bscula de precisin y el resultado lo multiplicamos por la cantidad de metros que necesitamos. Ejemplo:

Un metro de alambre calibre 14 pesa 18.6 gramos. Como necesitamos 36 metros:

18.6gr * 36mts = 669.6 gramos de alambre para el devanado primario de nuestro transformador, esta cifra la redondeamos a 670 gramos.

El devanado secundario es de alambre 14 y un metro pesa 26 gramos, Esto se multiplica por el nmero de vueltas:

26 * 19.4 = 504 gramos, como el alambre se enrolla doble, entonces multiplicamos 504 por 2 y obtenemos 1.008 gramos. Recomendamos siempre comprar un poco ms de alambre, ya que la calidad del ncleo a veces exige dar unas cuantas vueltas de ms para lograr el voltaje deseado.

NOTA: El peso del alambre puede variar un poco, dependiendo de la calidad de ste. Cuando el alambre es de mala calidad viene mezclado con aluminio que lo hace ms liviano. Por eso siempre es mejor pesar un metro de alambre antes de hacer la compra.

Tabla AWG con las equivalencias del alambre magneto

A continuacin tenemos una tabla con los alambres ms usados en los transformadores de potencia que muestra la equivalencia en milmetros, gramos por metro, metros por kilo y mximo de amperios que soporta cada alambre. Tenga en cuenta que esto puede variar segn la calidad del alambre y su manufactura. Por ejemplo podemos ver cmo el alambre calibre 12 es 3 gramos ms pesado que el que usamos en nuestro ejemplo. Esto es debido a que el alambre que usamos no era de la misma calidad que el usado en la tabla. Algunos fabricantes mezclan el cobre con aluminio, bajando el peso y la calidad del alambre.

Calibre AWG Dimetro en Milimetros Gramos por metro Metros por Kilo Amperios Mximos

64,115119.048.453.16

83,26474.6813.3933.3

92,90659.2016.8926.5

102,58846.9921.2821.2

112,30537.2526.8416.6

122,05329.5833.813.5

131,82823.4942.5610.5

141,62818.6353.658.3

151,.45014.7967.66.6

161,29111.785.45.2

171,1509.31107.354.1

181,0247.38135.43.2

190,9115.86170.42.6

200,8114.65214.72.0

210,7233.72701.6

220,6432.92341.31.2

230,5732.32429.41.0

240,5101.855400.8

250,4541.46680.30.6

260,4041.168620.5

270,3600.93410700.4

280,3210.73013680.3

290,2850.58717010.26

300,2540.46121650.20

310,2260.36527360.16

320,2010.29334020.12

330,1790.23043300.10

340,1600.18254720.08

Esta tabla le puede ser de gran ayuda si no tiene una bscula de precisin para pesar el alambre. Sin embargo recomendamos siempre conseguir ms alambre del necesario, teniendo en cuenta lo antes dicho sobre la calidad del alambreEl alambre usado para la tabla es alambre hecho en Colombia en la fabrica Provelectricos LTDA. Es alambre magneto de doble capa de aislamiento de muy buena calidad. All tambin conseguimos el papel prespan.