Autor Tema: Construcción de trafo toroidal para fuente FlyBack  (Leído 21385 veces)

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Desconectado Picuino

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #15 en: 01 de Febrero de 2014, 09:45:44 »
Bien, como ese núcleo tiene ya integrado el entrehierro, podemos prescindir de las hojas de papel.

Sin el papel, la reluctancia del núcleo será de:

   R = 4,6 · 10^6  [Henrio^-1]

Vas a darle 7 vueltas al primario con hilo de 0,75mm.
Por ahora será suficiente para aguantar 5 Amperios rms.

En el secundario puedes darle 175 vueltas, que será suficiente para conseguir por ahora 1000 voltios.
En el secundario puedes utilizar hilo de 0,25mm.
Saludos.
« Última modificación: 02 de Febrero de 2014, 07:54:28 por Picuino »

Desconectado Nocturno

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #16 en: 01 de Febrero de 2014, 09:49:36 »
¿Y si le pongo 525 vueltas para conseguir 3000V?
Un saludo desde Sevilla, España.
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Desconectado MGLSOFT

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #17 en: 01 de Febrero de 2014, 09:53:21 »
Estas por electrocutarte Manolo ??   :D :D :D
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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #18 en: 01 de Febrero de 2014, 09:54:43 »
No tengo hilo de 0.75mm, pero he encontrado hilo de 0.6mm y de 1.25mm. ¿Servirá alguno de ellos para el primario?


Cualquier día de estos lo hago, Marcos :)
Un saludo desde Sevilla, España.
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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #19 en: 01 de Febrero de 2014, 10:02:00 »
Otra duda, Picuino. Si la relación es 7/175 no entiendo cómo se obtienen 1000V a partir de 12V.

Disculpa que abuse de tí pero ya que te ofreces :)
Un saludo desde Sevilla, España.
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Desconectado AngelGris

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #20 en: 01 de Febrero de 2014, 10:04:02 »
Pero que tema de lo mas interesante!!!!!!! Es un lujo tanta información  ((:-)) ((:-)) ((:-))
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Desconectado Picuino

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #21 en: 01 de Febrero de 2014, 10:22:21 »
Bueno, ya estoy en casa con el PC y no tengo que volverme loco dando a la pantalla del móvil.

Bien Manolo, vamos a construir una fuente FLYBACK. (No estaría mal incluirlo en el título del hilo)

Las características de la fuente son:

   Vin = 12V                Tensión de entrada
   Vout = 3000V          Tensión de salida
   Iout = 35mA           Corriente de salida
   Pout = 105 Vatios   Potencia de salida



Este tipo de fuentes (flyback) consiguen con facilidad altas tensiones en el secundario y por eso se utilizan mucho en esta tarea.
El problema que tienen las fuentes flyback es que no funcionan bien para grandes potencias, para más de 150 Vatios. En este caso estamos casi en el límite.

La tensión en el secundario se consigue cuando se desconecta el transistor. En este caso la tensión de la bobina del primario aumenta por encima de los 12 voltios y podría llegar hasta los 1000 voltios o más.
En cualquier caso, una regla práctica para que el conversor flyback no pierda demasiado rendimiento es que el primario va a aumentar la tensión unas 3 o 4 veces la tensión de entrada.
Esto significa que el primario va a conseguir una tensión al desconectar el transistor de:

   V1 = 12 · 3 = 36v

Que se van a convertir en el secundario en:

   V2 = V1 · 175/7 = 900 voltios.

Ahora no creo que tengas por casa diodos que aguanten más.  En cualquier caso siempre podríamos forzar el flyback por ejemplo hasta los 2000 voltios, a costa de bajar mucho el rendimiento.

Para más información: http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Flyback

Saludos.

Desconectado AngelGris

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #22 en: 01 de Febrero de 2014, 10:51:53 »
  Justamente a este tipo de funcionamiento debe su nombre el tranformador de alta tensión (que iba conectado al TRC) de los viejos TV y monitores TRC. También la mayoría de las fuentes de TV que he visto funcionan de la misma manera. Supongo que me estoy adelantando un poco... pero algo que no he encontrado información que haya conseguido entender es acerca del cálculo del circuito snubber
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Desconectado Picuino

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #23 en: 01 de Febrero de 2014, 10:55:45 »
Ahora voy a justificar un poco los cálculos.

DIMENSIONES DEL NÚCLEO

Al empezar con un núcleo toroidal desconocido, lo primero que tenemos que hacer es averiguar sus parámetros.
Los parámetros mecánicos se pueden medir con un calibre con facilidad:

   Diámetro exterior A = 25 mm
   Diámetro interior  B = 15 mm
   Grosor                 C = 17mm



Adjunto imagen de las dimensiones del toroide.

Con estas medidas se puede calcular:

   Espesor = (Diámetro exterior - Diámetro interior) / 2 = (25-15)/2 = 5mm

Y ahora calculamos las dos dimensiones físicas que necesitamos del núcleo:


Área del nucleo magnético

   A = Grosor · Espesor = 17mm · 5mm = 85 · 10^-6 m2

   Como las esquinas están biseladas, reducimos un 10%:

   A = 77 · 10^-6 m2


Longitud del circuito magnético.

   l = pi · (Diámetro exterior + Diámetro interior)/2 = 3.1416 · (25+15)/2 = 63 mm    

   l = 63 · 10^-3 m




« Última modificación: 02 de Febrero de 2014, 07:57:52 por Picuino »

Desconectado Picuino

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #24 en: 01 de Febrero de 2014, 11:12:37 »
Una vez calculados los parámetros mecánicos necesitamos conocer los:


PARAMETROS MAGNÉTICOS DEL NUCLEO

Estos son fundamentalmente:

Máxima inducción magnética
   Es la máxima inducción magnética Bmax, que aguanta el núcleo antes de saturarse y comenzar a perder capacidad de transportar flujo magnético con facilidad.
   En general, para empezar y evitar mediciones, podemos suponer los siguientes valores máximos:

   Bmax = 0.25 Tesla     Núcleos de ferrita

   Bmax = 1 Tesla          Núcleos de polvo de hierro.

Los núcleos de ferrita se utilizan para altas y medias frecuencias y grandes cambios en la inducción (corriente de las bobinas).
El polvo de hierro se utiliza para bajas frecuencias o para cambios pequeños en la inducción (corriente de rizado pequeña en comparación con la corriente continua).


Reluctancia del núcleo
Es la resistencia que presenta el núcleo al paso del flujo magnético.
En las hojas de características se suele indicar la inversa de la reluctancia: AL , que es la inductancia que se consigue con el núcleo magnético cuando arrollamos una bobina de una espira.

Este parámetro depende de las dimensiones del núcleo y del material utilizado. Es necesario para poder calcular la inductancia que vamos a conseguir en una bobina.

La reluctancia se mide con un ensayo, conociendo la fórmula:

   R = N^2 / L

   N = Número de vueltas de la bobina.
   R = Reluctancia del nucleo magnético en Henrios^-1
   L = Inductancia de la bobina en Henrios

La reluctancia del nucleo se puede aumentar colocando una separación de aire entre las piezas de ferrita.
Esta separación de aire se llama entrehierro y su reluctancia se suma a la reluctancia que tengan las piezas de ferrita.
En ocasiones el fabricante añade a la ferrita otros materiales que no son ferromagnéticos, para crear el equivalente a un entrehierro en el material.

El entrehierro es importante porque es donde se almacena la energía de la bobina. Cuanto mayor sea el entrehierro, más energía podrá almacenar.
Una bobina puede almacenar una energía que es proporcional a la inductancia por el cuadrado de la corriente máxima.
Cuanta más energía pueda almacenar una bobina, más corriente puede atravesarla sin que se sature.

En el caso del circuito Flyback es muy importante que el bobinado almacene mucha energía.


Para el núcleo que nos ocupa hemos calculado que la reluctancia sin entrehierro es aproximadamente:

   R = 4 600 000  Henrios^-1


« Última modificación: 02 de Febrero de 2014, 08:01:58 por Picuino »

Desconectado Picuino

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #25 en: 01 de Febrero de 2014, 11:24:40 »
Ahora vamos a calcular la bobina que podemos construir en el primario con este núcleo magnético.

Si partimos de N = 7 vueltas, tenemos las siguientes fórmulas:

Inductancia de la bobina (del primario):

   L = N^2 / R = 7*7 / 4600000 = 11 uH


Corriente máxima que soporta el primario:

   Imax = ( Bmax · R · A ) / N

   Bmax = 0.25 Tesla   Inducción magnética máxima del material (ferrita)
   R = 4600000            Reluctancia del circuito magnético (cuanto mayor sea, más corriente aguantará la bobina)
   A = 0.000077 m2     Área del del circuito magnético
   N = 7                      Número de vueltas de la bobina

   Imax = (0.25 · 4600 000 · 0.000077 ) / 7 = 12.7 Amperios
« Última modificación: 02 de Febrero de 2014, 08:03:04 por Picuino »

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #26 en: 01 de Febrero de 2014, 11:27:33 »
No tengo hilo de 0.75mm, pero he encontrado hilo de 0.6mm y de 1.25mm. ¿Servirá alguno de ellos para el primario?

El hilo del primario que puedes utilizar por ahora es el de 1.25mm, que aguanta más corriente.

Cuando lo tengas construido continuamos.

Saludos.

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #27 en: 01 de Febrero de 2014, 11:50:28 »
Me llama la atención que la fórmula de la máxima corriente soportada por el primario no dependa de la sección del hilo.
Un saludo desde Sevilla, España.
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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #28 en: 01 de Febrero de 2014, 12:58:20 »
Esa fórmula a la que te refieres indica la máxima corriente que soporta el circuito magnético antes de saturarse.

Hay otra limitación que depende del material magnético y de lo que se calienta con el recorrido de la magnetización. Por ahora se puede considerar que no va a tener efecto. En cualquier caso no podemos calcularlo porque desconocemos el material del núcleo. Si más tarde se aprecia que el núcleo magnético se calienta en exceso, habría que valorarlo. No creo que ocurra.

El circuito eléctrico también tiene sus propias fórmulas que limitan la corriente soportada. Depende de hilo que utilicemos en el bobinado.

Por ahora se puede estimar la resistencia de primario. Más tarde podemos calcular las pérdidas estimadas en el cobre.


RESISTENCIA DE PRIMARIO


Sección del hilo de cobre
La sección del hilo de cobre depende del diámetro del hilo y del número de hilos que se utilicen.
En ocasiones se utiliza un cable multifilar para evitar el efecto pelicular o skin-effect]http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_pelicular]efecto pelicular o skin-effect
Estos cables multifilares se llaman cable de litz.
Por ahora lo vamos a obviar.

   S = pi · D^2 / 4

   S = sección del hilo de cobre en milímetros cuadrados [mm2]
   D = diámetro nominal del hilo de cobre esmaltado en milimetros [mm]

Esta fórmula es estimativa. La sección de verdad debe reducir la capa de esmalte. Se pueden utilizar tablas para calcular los parámetros del hilo:
http://www.tecnun.es/asignaturas/SistElec/Practicas/Tabla_Hilo.pdf


Resistencia del hilo de cobre
La resistencia del hilo depende de la longitud, de la sección y de la temperatura. Suponiendo una temperatura constante de 25ºC la fórmula se simplifica:

   R = ro · long / sección

   R = Resistencia del hilo de cobre en ohmios.
   ro = 0.017  Ohmios·metro/mm2
   long = longitud del hilo de cobre en metros.
   sección = sección del hilo de cobre en milímetros cuadrados.

También en este caso se puede estimar la resistencia a partir de tablas.


Longitud del hilo de cobre del primario

A partir del número de vueltas y de las dimensiones del núcleo magnético, se puede calcular la longitud del hilo de arrollamiento.
En el caso de un núcleo rectangular con dimensiones A y B para la anchura y altura de la sección:

  long = N · 2 · (A + B + D*2)

   N = numero de vueltas de la bobina
   A = ancho en milímetros
   B = alto en milímetros
   D = Diámetro del hilo de cobre en milímetros

   long = longitud en milímetros

Saludos.
« Última modificación: 01 de Febrero de 2014, 13:09:28 por Picuino »

Desconectado Picuino

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Re: Construcción de trafo toroidal para fuente de alta tensión
« Respuesta #29 en: 01 de Febrero de 2014, 13:06:13 »
Calculando el primario del trafo:

Longitud del primario:

   long = 7 * 2 * (17 + 5 + 1.25*2) = 343 mm = 0.343 metros


Sección del hilo

   S = 3.1416 · 1.25^2 / 4 = 1.23 mm2


Resistencia del primario
   Vamos a suponer que además del arrollamiento añadimos unos 20mm para las dos  patillas del primario: long = 0.36 m

   R = 0.017 * 0.36 / 1.23 = 5 mili ohmios.


  Resistencia del primario = 0.005 Ohmios


En este caso, si hacemos pasar por el primario una corriente de unos 10 amperios rms, la potencia disipada va a ser de:

   P = Irms^2 · R = 10*10 *0.005 = 0.50 vatios.

Es una cantidad asumible.


Otro criterio utilizado a veces es mantener la densidad de corriente aproximadamente en 10 amperios por milímetro cuadrado de sección de hilo de cobre.
En este caso, para 10 amperios, tenemos un hilo de 1.23mm2, de forma que la densidad de corriente es menor.


Ya nos dirás cuando lo construyas.


Saludos.
« Última modificación: 01 de Febrero de 2014, 13:09:53 por Picuino »


 

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