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Técnico Jose
Técnico Jose, Técnico Electrónico
Categoría: Electrónica
Clientes satisfechos: 1505
Experiencia:  Especialista en reparación de circuitos electrónicos.
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Necesito realizar los Calculos para el Dise o de un Transformador

Pregunta del cliente

Necesito realizar los Calculos para el Diseño de un Transformador Inversor de Alta Frecuencia con Nucleo de Ferrita con las siguientes caracteristicas:

Frecuencia de Operacion: 40Khz
Potencia de Salida: 100W
Voltage de Entrada: 75 Voltio Pico, 150 Voltios Pico a Pico
Voltage de Salida: 150 Voltios Pico, 300 Voltios Pico a Pico

Requiero calcular el Numeros de Espiras para el Primario y el Secundario, Calibre del Alambre, Inductancia, en base al Nucleo a utilizar considerando los parametros exigidos. Necesito tanto como los datos de los resultados como el procedimiento utilizado para el calculo.
Enviada: hace 5 año.
Categoría: Electrónica
Experto:  Técnico Jose escribió hace 5 año.
hola, gracias XXXXX XXXXX JA:

La relación de expiras entre secundario y primario se defines como:


N2 * V2 = N1 * V1

En donde N1 y V1 es el número de espiras y el voltaje del primario. N2 y V2 es el número de espiras y el voltaje del primario. Depejando, obtenemos una relación de expiras entre el primario y el secundario de:

N1 = 2 * N2

Para saber el tipo de cable, deberemos calcular la corriente que pasa por las espiras. Primero, calcularemos el voltaje RMS que se le aplica al transformador, que no es más que dividir el voltaje pico entre raíz de 2:

V (RMS) = 75 / 1.41 = 53.2 V

La intensidad se obtiene con la potencia, P, que es igual a :

P = V * I; 100 = 53.2 * I; I = 1.87 A

Esta es la intensidad que circulará por el primario y por lo tanto para el primario necesitarás un cable que aguante esa corriente. Para el secundario, si realizas el mismo procedimiento para calcular la intensidad, te dará, que la intensidad en el secundario es la mitad que la del primario, por lo que el cable que soporte la intensidad del primario, también soportará la carga en el secundario. Puedes buscar en tablas el calibre del cable que soporte dicha corriente.

Para calcular la inductancia, necesitarás algún dato más. Sólo con la frecuencia de operación no es suficiente, ya que necesitarás también un parámetro que se denomina "resistencia del cobre" o las medidas físicas de la bobina. Además, la inductancia que quieres calcular es del primerioo del secundario?. Es la inductancia en paralelo o en serie del circuito equivalente?



Saludos! Si te he sido de ayuda, no olvides aceptar mi respuesta!










Cliente: escribió hace 5 año.
Buenos Dias;

Gracias XXXXX XXXXX respuesta. Aun me quedan algunas series de dudas:

1) Estas formulas se aplican independientemente a la Frecuencia en que se trabaje?. Es decir, es valida para calcular la relacion de espiras para un transformador de ferrita que oscila a 40Khz?

2) En cuanto a la formula para calcular la relacion de espiras, solo tengo el Voltage 1 y el Voltage 2 y obivamente para completar la ecuacion me falta algun valor para N1 o N2. Que debo hacer?... Debo asignarle un valor aleatorio a N1 o a N2 para obtener el valor del otro?. O existe algun metodo para calcular N1 o N2 en relacion al voltage, potencia, o frecuencia?. Pienso que la relacion de espiras deberia estar relacionada con la Corriente o Potencia, por lo tanto no puedo asignarle un valor aleatorio a N1 o a N2.

3) El calibre del alambre a utilizar en N1 sera el mismo en N2?... Entendiendo que N1 tendra un alambre mas grueso y N2 mas delgado por lo tanto la corriente que pasara por N2 sera mas baja que en N1 y dicho calibre de alambre de N1 tambien serviria para N2, o puede asignarle un calibre de alambre diferente para cada bobina de acuerdo a la corriente que circulara en ella.

4) Existen varios tipos de Nucleos de Ferrita disponible en el Mercado. Cual de ellos debo seleccionar y de acuerdo a cual criterio.

Gracias, XXXXX XXXXX comentarios
Experto:  Técnico Jose escribió hace 5 año.

1. Si utilizáis el modelo de transformador ideal, la respuesta es si. Si el curso es avanzado, y utilizáis el modelos del circuito equivalente del transformador, como el mostrado en esta imagen:

Entonces la respuesta es no. El circuito ideal se muestra en esta imagen, como ves es mucho más sencillo y toma como simplificación la condición de que la frecuencia de operación no influya en el comportamiento del transformador:


Con los datos que tienes estarás usando el modelo ideal seguro, asíque la respuesta es SI.

2. Con los datos que tienes, la única opción es darle un valor aleatorio-pero razonable- a uno de los valores para el número de espiras, por ejemplo N1=200 y N2=100. El número de espiras del bobinado no se puede obtener sólamente a partir de la potencia del transformador.

3. Puedes utilizar calibres diferentes en los transformadores. Realmente, los fabricantes-a no ser en transformador muy grandes-usan el mismo calibre para los dos arrollamientos. Puedes usar distintos calibres para la bobina primaria y para la secundaria. Recuerda que la intensidad en la bobina secundaria de tu transformador es la mitad, que la bobina primaria, a la hora de elegir el calibre del bobinado.

4. Las principales opciones son estas:

Transformador con núcleo toroidal
El núcleo consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault.

Transformador de grano orientado
El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus pérdidas.

Transformador de núcleo de aire
En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

Transformador de núcleo envolvente
Están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersión.

Yo personalmente elegiría el transformador con núcleo toroidal, te asegura unas inductancias bajas ya que tiene pocas perdidas por flujos de dispersión o por corrientes Foucalt.

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