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DISEO DE UN TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS

El diseo del transformador es un proceso de clculo mediante el cual se trata de determinar sus dimensiones geomtricas, y elctricas de modo de obtener un comportamiento pre-especificado.

ETAPAS DEL DISEO:

Las etapas del proceso sern en este caso:

1. ESPECIFICACIONES:

En el caso ms simple sern las caractersticas nominales:

Potencia Nominal: S (VA)

Tensin Primaria: V1 (V)

Tensin Secundaria: V2 (V)

Corriente Primaria: I1 (V)

Corriente Secundaria: I2 (V)

Frecuencia: f (Hz)

Relacin de transformacin: a

POTENCIA APARENTE

De acuerdo a las normas tcnicas estandarizadas toda mquina debe trabajar con una eficiencia del 80% y adems debe contar con una potencia de reserva garantizada de 20%.

Donde:

S = Potencia aparente (VA)

A = rea de la seccin central del ncleo (cm2)

PARA TRANASFORMADORES DE POTENCIAS BAJAS, INFERIORES A LOS 1000VA

PARA TRANASFORMADORES DE POTENCIAS ALTAS, SUPERIORES A LOS 1000VA

2. ALGORITMO DE DISEO

El nmero de vueltas del bobinado estar en relacin con la tensin.

2.1. Nmero de vueltas de los devanados

Donde:

E = Tensin eficaz en Voltios

Bmx = Densidad de flujo magntico o induccin magntica (Gauss)

A = Seccin del ncleo de hierro en (cm2)

N = Nmero de espiras primarias o secundarias

f = Frecuencia del sistema (Hz)

Potencia del Transformador (VA)Densidad de flujo (Gauss)5 1010 000 12 00010 2011 500 12 50020 5012 000 13 00050 20012 500 13 500200 50013 000 14 000Ms de 50013 500 15 000

NMERO DE ESPIRAS DEL PRIMARIO

NMERO DE ESPIRAS DEL SECUNDARIO

Potencia (V.A)%Potencia (V.A)%Potencia (V.A)%1 58.030 406.4100 1505.25 107.840 506.2150 2005.210 157.550 606.0200 3005.015 207.060 705.8300 5004.920 256.870 805.6500 7004.825 306.680 1005.4700 10004.7

2.2. Seccin transversal del ncleo

Para disear la forma y la seccin del ncleo es necesario identificar las formas ms utilizadas y su respectiva relacin matemtica.

2.3. Calibre o seccin de conductores primario y secundario

Donde J es la densidades de corriente en conductores primario y secundario respectivamente, valores que deben suponerse entre 2 y 7 [A/mm2] aproximadamente, dependiendo del tipo de refrigeracin.

Potencia aparente (S) VADensidad de la corriente (J) (A/mm2)Potencia aparente (S) VADensidad de la corriente (J) (A/mm2)0.8 - 17.450 -604.51.0 37.260 1004.03.0 5.07.0100 2003.55.0 86.8200 3003.08.0 - 106.6300 4002.510 156.4400 6002.015 206.2600 8001.820 306.0800 - 10001.630 405.540 - 505.0

DIMENSIONES DE LMINAS

Las chapas magnticas que se utilizarn tienen forma de E y de I. En la figura se puede ver las dimensiones de chapas que se utilizarn para construir el ncleo del transformador.

PESO DE DEVANADOS

Para ello primero se deber calcular la longitud del hilo conductor de cada uno de los devanados.

Longitud Promedio de los Devanados

Para el clculo del peso del devanado primario y secundario, de acuerdo a la tabla de calibres de conductores encontramos la relacin Kg/Km.

PESO DE NCLEO

Para ello primero se deber calcular el nmero de chapas.

Donde:

b = la base o el ancho del rea del ncleo (mm)

e = espesor de una lmina (Puede ser 0.3, 0.35, 0.50 o 0.60 mm que son los ms ptimos de usar)

0.9= factor de apilacion

De las dimensiones de las lminas de acuerdo a la tabla anterior podemos calcular el peso del ncleo.

N chapas =

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PRDIDAS EN EL COBRE

Son las prdidas en el devanado de cobre por el efecto Joule, para determinar se realiza la prueba en corto circuito.

PRDIDAS EN EL NCLEO

Pueden subdividirse en dos partes: las prdidas por histresis magntica y las prdidas por corrientes de Foucault o corrientes parasitarias.

CLCULO DEL NMERO DE VUELTAS, CALIBRE DE CONDUCTORES , DIMENSIONES DE LMINAS, PESO DEL DEVANADO, PESO DEL NCLEO, PRDIDAS EN EL COBNRE Y PRDIDAS EN EL NCLEO DEL TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS

1) Disear un transformador reductor para alimentar un motor 1 de 120V / 400W y Cos=0,85 de la lnea de 380V. (esp. de chapas de 0.4 mm)

Ejemplo:

TABLA DE CONDUCTORES ESMALTADOS

CURVAS DE PRDIDAS UNITARIAS PARA LMINAS DE TRANSFORMADORES

CURVAS DE MAGNETIZACIN

DIBUJO pictrico EN CORTE DE LOS DEVANADOS DE UN TRANSFORMADOR

DIBUJO pictrico EN CORTE DEL NCLEO DE UN TRANSFORMADOR

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD CON EL NIVEL DE AISLAMIENTO

Debe tener un buen aislamiento entre devanados primario y secundario, devanados y ncleo, extremos pelados y soldados deben estar bien aislados.

Para verificar el grado de aislamiento entre devanados y devanados y ncleo, debemos realizar el megado.

RESIDUOS SLIDOS

Los residuos son materiales considerados como basura y que se necesita eliminar. La basura es un producto de las actividades humanas al cual se le considera de valor igual a cero por el desechado.

ALMACENAMIENTO Y CLASIFICACIN

Una de las alternativas posibles para solucionar el problema de la contaminacin ambiental que origina la basura, es el reciclaje o reciclamiento de materiales de desecho como el papel, el cartn, el vidrio, los metales y los alimentos.