Corriente en DC de un transformador

[micro_pepe]

Me gustaría saber que corriente le puedo sacar en DC a este toroidal poniendo en serie los devanados y usando un rectificador de doble onda con dos diodos. He buscado por internet y lo que he encontrado es estas formulas:

Idc = (2 x Imax)/pi

Imax = Ief x sqrt(2)

Para el secundario de 25V:

Imax = 4.5 x 1.4142 = 6.36A

Idc = (2 x 6.36)/3.1416 = 4Adc

¿Es correcto? Si es así supongo que poniendo los devanados en paralelo y con un puente de diodos puedo sacar el doble, osea 8Adc.

Y si quisiera 8Adc con rectificador de doble onda y devanados en serie ¿necesitaría uno de 450VA?

Pueden parecer cosas muy obvias, pero nunca me han enseñado a hacer estos calculos, he revisado mis apuntes y no viene nada de esto.

Saludos!!!

[Picuino]

El cálculo no es sencillo. Yo no conozco fórmulas simples.

Si te puedo decir que la corriente eficaz de secundario depende del condensador que coloques. Si este es muy grande, la corriente se concentra en un fuerte pico que tiene una distorsión grande, gran cantidad de armónicos y por lo tanto mayor calentamiento del trafo.

Para sacarle el máximo rendimiento al trafo se puede colocar un sistema PFC (Power Factor Correction), pero eso supone colocar una fuente conmutada complicada.

La solución sencilla es esta: Simula el trafo con el circuito que quieras alimentar. Mide la corriente eficaz para que no supere la máxima corriente del trafo.

Saludos.

[Picuino]

Gráfica de las tensiones y corrientes en el trafo:

[Picuino]

La corriente eficaz se calcula como la raiz cuadrada de la integral de la corriente al cuadrado. (root mean square o rms)
Es mejor simularlo.

Saludos.

[Picuino]

El condensador va a definir la corriente rms y la tensión mínima rectificada. Hay que buscar un compromiso para que la salida no tenga mucho rizado (C grande) y que no tenga mucha corriente de pico (C pequeño).

[Chaly29]

Hola micro_pepe, al colega Picuino le gusta complicar mucho las cosas.... Ojo, no quiero decir que no tenga razón, a no confundir.

Para hacerlo sencillo y de seguro que te funcionará para cualquier tipo de trafo:

Para el caso del trafo de 25V, el cual nos indica que tiene una capacidad de carga de 4.5A por cada secundario.

Calculamos la potencia máxima que podemos extraerle al trafo (por supuesto sin quemarlo).

25 Vca x 4.5 Aca x 2 = 225 watts (debería ser VA pero de seguro lo carga será resistiva)

Calculamos la tensión a la salida del rectificado y filtrado:

25 Vca x 1.41 = 35.35 Vcc (Teórica porque no tenemos en cuenta la caída de los diodos)

Calculamos la intensidad en continua sin exceder la potencia calculada:

225 W / 35.35 Vcc = 6.36 Acc

Por lo tanto, ese trafo podrá entregar una intensidad máxima en corriente continua de 6.36 amperios, sea el rectificador de puente completo (4 diodos) o de semi-puente (2 diodos), por supuesto usando ambos bobinados secundarios.

Yo te recomendaría usar un rectificador del tipo semi-puente (2 diodos), donde cada diodo es el encargado de rectificar cada semiciclo de la onda alterna, este rectificador posee mejor rendimiento que el de 4 diodos por tener menor caída de tensión, y por lo tanto menor calentamiento del mismo. Aparte de lo anterior no se corre el riesgo de conectar ambos bobinados en paralelo, algo nunca recomendado, ya que de haber un desequilibrio en los mismo el trafo presentaría grandes perdidas y la posibilidad de quemarlo.

Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Pda. El condensador irá de acuerdo a la aplicación, por lo general se calcula a razón de 1000uF por cada amper de salida del trafo.

[Chaly29]

Hola Picuino

Si te puedo decir que la corriente eficaz de secundario depende del condensador que coloques. Si este es muy grande, la corriente se concentra en un fuerte pico que tiene una distorsión grande, gran cantidad de armónicos y por lo tanto mayor calentamiento del trafo.

Perdona la corrección, pero desde cuando la corriente eficaz de salida de un trafo está definida por el condensador de filtrado y no por la carga aplicada?
Por más que el condensador sea gigantesco o pequeño, la corriente eficaz siempre será la misma y definida por la carga aplicada, esto es y será siempre así.
Ojo, no te discuto que la corriente inicial de carga será mayor, pero una ves conseguido el equilibro (que se tarda tan poco que no se tiene en cuenta), la corriente la define la carga y no el condensador.

Para sacarle el máximo rendimiento al trafo se puede colocar un sistema PFC (Power Factor Correction), pero eso supone colocar una fuente conmutada complicada.

Aplicarle un PFC a un trafo? Donde viste eso? Y sería solo útil si la carga fuera inductiva o capacitiva y funcionase en alterna, pero como se usa un rectificador y la carga funciona con continua y es resistiva, pues no tiene sentido, solo complicarías el circuito, lo encarecerías y perderías rendimiento en el mismo.
O sea y en definitiva, echarías a perder una de las máquinas mas eficientes construida por el ser humano, el tranformador.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Picuino]

Es importante entender que el trafo sólo suministra pulsos de corriente durante la carga del condensador.

Este pulso dura apenas una décima parte del tiempo de ciclo, por lo que tiene una corriente mucho mayor que la corriente media suministrada a la carga.

Un trafo que suministre 1 amperio, tendrá picos entre 5 y 10 amperios.

El cobre se calienta con el cuadrado de la corriente.
Si un amperio de continua calienta un vatio, 10 amperios calientan 100 vatios.
Como los 10 amperios sólo se conducen durante una décima parte del tiempo, el calentamiento real se reduce a 10 vatios (10 veces más que con la corriente continua)
El resultado como vés es un calentamiento mucho mayor de lo que podría parecer con sólo un amperio de corriente de salida.
La corriente eficaz que "ve" el trafo es de 3.16A (raiz de 10)

Este cálculo que he hecho se llama RMS o calculo de la corriente eficaz.

Saludos.

[KILLERJC]

Picuino, 1 Ampere RMS no es igual a 10 Amper senoidal rectificado pico. Mal la matematica incluso sacar raiz de 10 para obtener el RMS. Lo correcto seria 1.41A pico. Pero esto no viene al caso tampoco.

Por que complicarsela contando los picos y tiempos ?

Irms  = Ipico / 2^0.5

o Irms = Ipico * 0.707

La Irms es el equivalente de la carga desplazada si es que la onda fuera continua y no senoidal.

Ahi con tu efecto joule P_AV = Irms²R , listo tenes tu potencia disipada, no complicarsela mas.
El mismo trafo va a encargarse de eliminar las armonicas generadas. Por medio de calor, pero las eliminaria

Y partiendo de la potencia como hizo chaly se puede encontrar el resultado.
Lo unico que puedo ver limitante es..

- El diametro del cnoductor del bobinado en el cual tomando de punto medio cada bobinado deberia entregar la mitad de corriente.
- Aislante para que no supere el calentamiento y no se ponga en corto
- Saturacion del nucleo

Eso es lo que yo me planteo como limitantes de la corriente del trafo (sin tener en cuenta las perdidas en el hierro, perdidas de cobre,perdidas por que las lineas no se cierran nomas en el hierro, etc.)

[Picuino]

La corriente en el secundario del trafo no es senoidal.

No se pueden aplicar fórmulas senoidales porque no funcionan.

Los valores reales son mayores. En ciertos casos hasta el doble.

Saludos.

[Picuino]

Aquí se ve la diferencia:



Fuente: http://powerelectronics.com/ac-dc-power-supplies/new-pfc-control-method-electronic-ballasts

Saludos.

[micro_pepe]

Gracias por las respuestas!!!

Respecto a la diferencia en la forma de corriente por el transformador con filtro o sin él, está claro que formulas para senoidales no funcionan con un pulso, pero si no me equivoco al final se trata de calcular el área de la corriente y en ambos casos será muy similar, pudiendo emplear las formulas aproximadas que dijo Chaly.

Otra cosa, si dejamos de lado los cálculos, la corriente por el transformador ¿se puede medir con un multimetro normal? ó ¿es necesario un True RMS?

Saludos!!!

[Picuino]

Con el área calculas la corriente media, que coincide con la corriente que absorbe la carga.

Para calcular el calentamiento del cobre no es suficiente con el área. Es necesario calcular o medir la corriente rms.

Si el condensador es relativamente pequeño, la corriente rms será más parecida a la senoidal y puedes aproximar con estas fórmulas.

Pero depende del condensador.

En algún sitio estarán los cálculos aproximados o las tablas para no tener que hacer todos los cálculos, como decía Charly.

Saludos.

[micro_pepe]

Con el área calculas la corriente media, que coincide con la corriente que absorbe la carga.

Para calcular el calentamiento del cobre no es suficiente con el área. Es necesario calcular o medir la corriente rms.

Si el condensador es relativamente pequeño, la corriente rms será más parecida a la senoidal y puedes aproximar con estas fórmulas.

Pero depende del condensador.

En algún sitio estarán los cálculos aproximados o las tablas para no tener que hacer todos los cálculos, como decía Charly.

Saludos.

OK. Y para medirla ¿hace falta un multimetro True RMS?

Saludos!!!

[Picuino]

Yo creo que puedes hacer una buena estimación con una simulación.

Luego puedes comprobar si se ajusta a la realidad con un osciloscopio.

De todas formas, si buscas en Internet deberías encontrar fórmulas como las que proponen Charly o KILLERJC y los límites de uso.

Con esas fórmulas simplificadas y, por ejemplo, no superando el 80% de la corriente máxima, no deberías tener problemas.
Los márgenes de seguridad es mejor simularlos o buscar tablas que ya los tengan calculados.

Un saludo