1. Resumen2. Introduccin3. Diseo de ncleos magnticos monofsicos (tipo columnas y acorazado)4. Diseo de devanados5. Tipos de chapas normalizadas (formas y tamaos)6. Conclusiones7. Citas/o referencias8. AnexosResumenEn este documento comoensayoprevio mostraremos el correctodiseoparatransformadoresmonofsicos en cuanto indicaremos las partes importantes que debemos tomar en cuenta para el diseo que consta de tipos de ncleos magnticos, diseo de devanados y por sus tipos de chapas que estn normalizadas en el medio de las maquinas elctricas y sobre las caractersticas importantes que ofrece cada diseo sobre las ventajas y desventajas que ofrecen cada uno de ellosPALABRAS CLAVES: bobina, ncleo, monofsico, perdidas, transformadorIntroduccinEl Transformador es un dispositivo que convierteenerga elctricade un cierto nivel de voltaje, en energa elctrica de otro nivel de voltaje, por medio de laaccinde uncampo magntico. Est constituido por dos o ms bobinas de alambre, aisladas entre s elctricamente por lo general y arrolladas alrededor de un mismo ncleo de material ferro magntico. El arrollamiento que recibe la energa elctrica se denomina arrollamiento de entrada, conindependenciasi se trata la mayor (alta tensin) o menor tensin (baja tensin) y el arrollamiento del que se toma la energa elctrica a la tensin transformada se denomina arrollamiento de salida. En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan lado de entrada y lado de salida. El arrollamiento de entrada y el de salida envuelven la misma columna del ncleo dehierro. El ncleo se construye de hierro por que tiene una gran permeabilidad, o sea, conduce muy bien el flujo magntico

Figura 1. Ncleo de un TransformadorDISEO PARA TRANSFORMADORES MONOFSICOSDiseo de ncleos magnticos monofsicos (tipo columnas y acorazado) 2.1.1Transformador monofsico de columnasEl transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magntico. En la figura se trata de un transformador monofsico dnde el circuito magntico se cierra por las culatas superior e inferior En los transformadores de columnas los bobinados son claramente visibles y estn devanados sobre ncleos en forma de columnas, unidos por extremos, a las otras columnas por un yugo o puente

Figura 2. Transformador Monofsico tipo Columna 2.1.2Transformador monofsico acorazadoEl transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magntico, estas dos columnas no poseen ningn devanado.En los Transformadores monofsicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total. Este tipo de ncleo acorazado, tiene la ventaja con respecto al llamado tipo columna, de reducir la dispersin magntica, su uso es ms comn en los transformadores monofsicos. En el ncleo acorazado, los devanados se localizan sobre la columna central, y cuando se trata de transformadores pequeos, las laminaciones se hacen en troqueles. Las formas deconstruccinpueden ser distintas y varan de acuerdo con la potenciaEn los transformadores acorazados el flujo producido por cada bobinado es encerrado en un anillo magntico, de modo que no hayinteraccinentre el flujo de una fase y las restantes.

Figura.3 Transformador monofsico acorazadoDiseo de devanadosLa disposicin de los devanados en los transformadores debe ser hecha de tal manera que se concilien en la mejor forma la exigencia que son contrastantes entre si del aislamiento y de la mejor dispersin del flujo La clasificacin ms grande que hay de los transformadores es la de su posicin de los devanados y estos se clasifican en: 2.2.1 Transformadores de devanados separados

Figura 4.. Esquema fsico de un Transformador segn la posicin de sus devanados. 2.2.2 Transformadores de devanados concntricosCada uno de los devanados estn distribuido a lo largo de la columna el devanado de tensin baja se encuentra en la parte interna y aislado del ncleo y del tensin ms elevada por medio de tubos aislantes

Figura 5. Esquema fsico de un Transformador con devanados concntricos. 2.2.3 Transformadores de bobinas alternadas.Este tipo de devanado estn subdivididos cada uno en una cinta numero de bobinas que estn dispuestas en las columnas en forma alternada

Figura 5. Esquema fsico de un Transformador con bobinas alternadasTipos de chapas normalizadas (formas y tamaos)Para diseos de chapas normalizadas y el uso para el diseo de transformadores monofsicos debes tener en cuenta los siguientes puntos

Figura 6. Cortes de chapas para ncleosEleccin de la chapa magntica:(ancho de la columnaB)La eleccin de la chapa se hace enfuncinde la seccin neta (Sn) resultante y con ayuda de la tabla Correspondiente.

Seccin del ncleo: Seccin neta: seccin encm2de circuito magntico.

Eleccin del carrete:(dimensiones de la ventana del carreteBA) Se har el funcin de la chapa elegida y de la seccin real (Sr) del ncleo.

CHAPAS PARA TRANSFORMADORES MEDIDASEn estaimagenesta explicado las medidas que pueden tomar las chapas tomando en cuenta la tabla que se encuentra a continuacin se debe tomar segn el acotamiento que se tiene en la imagen que tiene como nombre letras ylos valoresse encontraran en la tablas

Figura 7. Chapas para transformadoresDIMENSIONES PARA CHAPAS NORMALIZADAS DINE41-302

Figura 8. Tabla de chapas normalizadasNmero de chapas necesario: (Nchapas)Se obtiene a partir de la medida (A) del carretey del espesor (e) de la chapa.

Figura 9. Carrete y ncleo de chapasConclusionesComo conclusin decimos que hemos investigado sobre cmo debe ser diseado un transformador que factores importantes hacen que el transformador tenga un optimo funcionamiento utilizando adecuadamente los tipos de chapas a utilizar las medidas y dimensiones de las chapas y sobre todo los conductores del bobinado y el diseo de los devanados que deseemos emplear en nuestro transformador utilizando las condiciones que requiere el diseo del transformador a disearCitas/o referencias[1] books.google.com.ec/books.Control. Vol. 47. No 5. pp 857-863. May 2002[2] Itzamna.OPTAPLICADADISENO.pdfH.Khalil,"Nonlinear Systems", 2nd. ed., Prentice Hall, NJ, pp. 50-56, 1996[3] Francis. B. A. and W. M. Wonham,"single phase transformer", Vol. 12. pp. 457-465. 1976.NOTAEn los anexos estn tablas normalizadas para los transformadores monofsicos dependiendo de los conductores las chapas metlicasmaterialesaislantes y las medidas de los carretesAnexosTABLAS PARA LOS DISEOS DE TRANSFORMADORESDIMENSIONES DE LAS CHAPAS PARA LOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS

Figura 10. Numero de chapas y sus DimensionamientosPropiedades de Materiales AislantesLas siguientes propiedades son indicativas de su orden de magnitud.

Figura 11. Tabla de Materiales AislantesPropiedades de Materiales y Chapas MagnticasA continuacin, se ofrecen las propiedades orientativas de diversos tipos de materiales magnticos.

Figura 12. Tabla de chapas MagnticasDimensiones geomtricas de chapa magntica para transformadores (Ncleos E/l):

OTRO FACTOR IMPORTANTE ES EL DE LOS TIPOS DE CARRETES QUE SE USAN EN EL TRANSFORMADOR MONOFASICO

TABLA PARA LOS TIPOS DE CONDUCTORES A USAR EN LOS DISEOS DE TRANSFORMADORES

Autor:Javier Pillco

Leer ms:http://www.monografias.com/trabajos93/transformadores-monofasicos/transformadores-monofasicos.shtml#ixzz3WQJ21QKr

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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 deHierro y Silicio. Esta aleacin reduce las prdidas porhistresismagntica (capacidad de mantener una seal magntica despus de ser retirado un campo magntico) y aumenta laresistividaddel Hierro.

USO Y APLICACIN DE LOS TRANSFORMADORESLa 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, en115voltios o220voltios, 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 untransformador.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 paraamplificadores de 250W, pero es bueno anotar que este es SOLO UN EJEMPLO. Cada vez que piense hacer un transformador debe leer previamente el articulo deCmo calcular transformadores, hasta que aprenda bien a calcularlos.MaterialesAlambre magneto de doble capaEl alambre de cobre multiusosest recubierto con una base en resina polister Imida y sobrecapa poliamidemida conocida popularmente comoBarniz 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 silicioLas 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 porHistresismagntica 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 transformadorABCDEPeso 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 decalcular el rea del ncleodel 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 aJaime Ros, Gemetra profesional, que desarrollara unas formaletas en cartn paja, con sus respectivos planos, que puededescargar 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 formaletasMedida 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 MXIMAVUELTAS POR VOLTIOREA Cm

1.6 x 1.99W143.04

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 7707W1.5826.6

3.8 x 8924W1.3830.4

3.8 x 91170W1.2234.2

3.8 x 101444W1.138

3.8 x 111747W1.00441.8

3.8 x 122079W0.92145.6

4.4 x 91568W1.0639.6

4.4 x 101940W0.9544

4.4 x 112342W0.86748.4

4.4 x 122787W0.79552.8

Construccin de la formaleta para el transformadorPlanos de formaletas

Despus de escoger la formaleta que ms se aproxima a sus necesidades, imprima elPDFcon 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 elPDF 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.Temas relacionados: Como calcular un transformadorTransformadores toroidalesDoblador de tensin