Corriente en DC de un transformador

[micro_pepe]

¿Puedes medir valores medios y rms en la tensión de R1?

Sí, supongo que la eficaz es "Cyclic RMS", lo dejo adjunto.

Imedia = 112mV / 0.1 = 1.12A

I ef = 264mV / 0.1 = 2.64A

La resistencia R1 es del 5%.


Saludos!!!

[juaperser1]

LTSpice IV es más ligero y es gratis...

http://www.linear.com/designtools/software/#LTspice

Habría que ver qué ofrece en cuanto a transformadores.

Saludos!

buen aporte migsantiago, aunque no tiene ejecutable para linux se ejecuta perfectamente con wine, habrá que probarlo un saludo, killer si te descargas el PROTEUS solo consume unos 200 MB, y puedes bajarte el demo del 8 (pero no te deja guardar y no se que narices), o ponerte un parche en el ojo y cantar "HO HO HO LA BOTELLA DE ROM"

Un saludo

[Picuino]

Una cosa que hay que tener en cuenta con el calentamiento de un trafo. No es lineal, depende del cuadrado de la corriente.

Voy a poner un ejemplo para que se entienda:

Código: [Seleccionar]


Temperatura ambiente alrededor del transformador = 30 ºC

Temperatura total = Temperatura ambiente + potencia * 2

Corriente por   Potencia    Temperatura
  el trafo      perdida
[Amperios]      [vatios]    [ºC]
     0          5             40    (debido a las pérdidas en el hierro, apenas se nota
     1          5+1 =6        42    (con esta corriente el aumento de temperatura no es apreciable)
     2          5+4 =9        48
     3          5+9 =14       58    (a partir de este momento las temperaturas se disparan, el trafo quema al tacto)
     4          5+16 =21      72
     5          5+25 =30      90     << más de los 85ºC máximos
     6          5+36 =41     112     << más de los 85ºC máximos


Los transformadores se estropean por una temperatura excesiva. Si el aislante del hilo de cobre soporta 85ºC, por encima de esta temperatura se reducirá rápidamente su vida útil.
Saludos.

[Picuino]

Imedia = 112mV / 0.1 = 1.12A

I ef = 264mV / 0.1 = 2.64A

La corriente media por la salida supongo que valdrá el doble que en un bobinado:

   Iout_media = 2.24 Amperios

Si la tensión de salida vale unos 32 voltios y circula una corriente media de 2.24 amperios, la resistencia de las lámparas será:

   Rout = Vout / Iout = 32 / 2.24 = 14.3 Ohmios  (lo que comentabas)


La relación no es lineal. Habría que poner 4 lámparas para conocer la corriente rms por el secundario.

Voy a intentar ajustar la simulación a tus resultados para no hacer la prueba. De todas formas si puedes, sería ideal.

Saludos.

[Picuino]

En la simulación, tirando a la baja, me sale lo siguiente:

Rout = 7 ohmios

Vout = 31 V          (valor medio, rizado de 28v a 34v )

Iout = 4.4 A         (valor medio)

Irms = 4.8 A        (en un devanado secundario)

Saludos.

[micro_pepe]

Dejo datos con carga de 4Adc medio en la salida.

- Ief un devanado = 5.2A  Se pasa de los 4.5Aef, podría afinar más la medida con resistencias del 1% y poniendo la sonda en x1.

- Imedia en salida (con multimetro) = 4.06A

- Vmedia salida (con multimetro) = 31.2V

[Picuino]

Eso ya sobrepasa la corriente máxima del transformador.

Si quieres seguir adelante, ahora tocaría medir la temperatura interna del transformador con diferentes corrientes. Hay que mantener la corriente varios minutos para que la temperatura se estabilice.

Para empezar se podría medir con:
   trafo desconectado                                        (Potencia cero)
   trafo conectado, sin carga a la salida              (Pérdidas en el hierro)
   trafo con una carga de 2 amperios a la salida  (Pérdidas en el hierro y en el cobre)

La mejor forma de medir bien la temperatura interna es midiendo la resistencia del primario.
Para poder hacerlo hay que desconectar antes el trafo de la red y medir deprisa para impedir que se enfríe.

La resistencia del primario será más o menos =

   Rpri = Ro · (1 + 0.0039 · dT)

   Ro = Resistencia a 20ºC = 8 ohmios

   dT = diferencia entre la temperatura del cobre y los 20ºC de referencia


P.D.:
Corrijo los valores para tener mayor exactitud (he interpolado los valores de la página 15 entre 300 y 350 kelvin)
Referencia: http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd155.pdf

T[ºC]   Ro [ohm]
 20     8,00
 25     8,16
 30     8,32
 40     8,65
 50     8,97
 60     9,29
 70     9,61
 80     9,94
 90    10,3


Saludos.

[micro_pepe]

Bien, como dije he puesto dos resistencias de 0R27 al 1% en paralelo y la sonda en x1, y el resultado es mucho más favorable:

R1 = 0.27 / 2 = 0.135 Ohmios.

Irms = 0.58 / 0.135 = 4.3Arms 

La salida con multimetro es la misma:

   4.06A y 31.2V

Ahora me pongo con la temperatura 

Saludos!!!

[micro_pepe]

Bueno, vamos con la temperatura, las medidas que he ensayado son estas:

- Desconectado: 6.8 ohm
- Conectado sin carga: 6.8 ohm
- Carga 2A: 6.8 ohm
- Carga 4A: 8.1 ohm

- Temperatura ambiente 26ºC.

Las medidas las hice en ese orden en intervalos de unos 15 minutos entre una configuración y otra, pero me dá que no tienen mucha precisión.

Código: [Seleccionar]

La resistencia del primario será más o menos =

   Rpri = Ro · (1 + 0.0039 · dT)

   Ro = Resistencia a 20ºC = 8 ohmios

   dT = diferencia entre la temperatura del cobre y los 20ºC de referencia


Código: [Seleccionar]

dT = {(Rpri/Ro) - 1 } / 0.0039 = {(8.1/6.8) - 1 } / 0.0039 = 49ºC
Temperatura del trafo con 4A de carga = 49 + 26 = 75ºC  No puede ser, al tacto está caliente pero no quema, un radiador de calefacción calienta más al tacto. No pillo muy bien este cálculo.

[Picuino]

Las medidas con polímetro no son muy precisas. Probablemente tengan añadido 0.2 Ohmios por las sondas.

Lo mejor es hacer un sencillo montaje con una resistencia de 500 Ohm (dos de 1K en paralelo) conectada a 5voltios y al trafo.
De esta forma pasará por el trafo una corriente de unos 10mA y con el polímetro puedes medir en bornes del trafo 68.0 mV en el caso de la resistencia de 6.8 Ohm.
En realidad la resistencia medida va a añadir un pequeño error, pero para esta aplicación no es muy importante.

Este montaje te da una precisión de 0.01 Ohmio y al tener 4 hilos, no le afecta la resistencia de las sondas.


La temperatura interior es mayor que la exterior. El centro del trafo estará más caliente y a medida que mides capas más exteriores, la temperatura baja. Por eso es interesante medir con este método, porque estás midiendo la temperatura interior, que es mayor de lo que parece.

De todas formas, a mí también me parece que falta calibrar la medida.

Una forma de conseguirlo es medir la resistencia a dos temperaturas conocidas e interpolar.
Una temperatura puede ser ambiente y otra, por ejemplo, el interior del frigorífico. Cuanto mayor sea la diferencia, más exacto.
Si tomas medidas cada poco tiempo, también puedes comprobar el tiempo de calentamiento. Eso viene bien para no esperar más ni menos de lo necesario. Creo que 15 minutos es bastante. Puede que con 5 minutos sea suficiente.

La fórmula será:


  Temperatura_primario = T0 + (R - R0)·(T1-T0)/(R1-R0)


   T0 = Temperatura baja de calibración
   R0 = Resistencia medida a temperatura baja
   T1 = Temperatura alta de calibración
   R0 = Resistencia medida a temperatura alta


Si las medidas están bien, aproximadamente tiene que salir:

   (T1-T0)/(R1-R0) = 38

[Picuino]

Según el datasheet, el bobinado aguanta 180ºC. Esto esta bastante bien y te da bastante margen para que no se queme.
El aislamiento Primario-Secundario aguanta 130ºC, de forma que esta debería ser la temperatura máxima a alcanzar, aunque no estoy del todo seguro de este punto.


Adjunto un enlace que comenta la sobrecarga térmica en transformadores grandes.
Explica los efectos del sobrecalentamiento en los trafos y sus márgenes de tolerancia:
http://www.schneiderelectric.es/documents/news/automation-control/el-transformador.pdf

Un saludo.

[micro_pepe]

Si las medidas están bien, aproximadamente tiene que salir:

   (T1-T0)/(R1-R0) = 38

El resultado es este:

- T1 = 25.2ºC
- R1 = 6.7ohm

- T0 = 16ºC
- R0 = 6.56ohm

El cociente: (T1-T0)/(R1-R0) = (25.2 - 16)/(6.7 - 6.56) = 65.71

Las medidas las hice con una fuente de 5v y resistencia en serie de 500ohm, pero el resultado está lejos de 38, quizás tenga que dejarlo más tiempo en la nevera para que el interior alcance la temperatura externa con lo cual R0 será más pequeña.

Saludos!!!

[Picuino]

Una nevera suele tener unos 4º, no 16.
Puede que necesite más tiempo.

Veo que las medidas tienen mayor precisión.

Un saludo.

[micro_pepe]

Una nevera suele tener unos 4º, no 16.
Puede que necesite más tiempo.

Veo que las medidas tienen mayor precisión.

Un saludo.

He medido la temperatura sobre el cuerpo del transformador, al fondo que es donde enfria la nevera hay bajo cero con el motor en marcha, pero resulta que a mi madre le gusta poner el mando al mínimo y la temperatura si mido sobre los alimentos es de 13ºC, en invierno dejamos alguna cosa en la despensa de la galería y está más frio que en el frigo  

Bueno, trás unas horas en la nevera los resultados son mucho mejores:

- T1 = 25.2ºC
- R1 = 6.7ohm

- T0 = 13ºC
- R0 = 6.39ohm

El cociente: (T1-T0)/(R1-R0) = (25.2 - 13)/(6.7 - 6.39) = 39.35

Si tomo como válido provisional (cuando alcance temperatura ambiente le hago la medición a plena carga con el método de la fuente 5v) el valor de 8.1Ohm a máxima carga medido con el multimetro, la temperatura interna sería:

Temperatura_primario = T0 + (R - R0)·(T1-T0)/(R1-R0) = 13 + (8.1 - 6.39)·39.35 = 80.3ºC

Saludos!!!

[micro_pepe]

Ahora una cuestión sobre la potencia de los diodos, pongamos que uso estos diodos, la coriente eficaz que los atraviesa pongamos 4.5A, el voltaje segun el datashet tendrá un pico de 0.8V segun la figura 3, la forma del voltaje directo del diodo es un pico que dura 3.5msg y se repite cada 20msg, entonces el ciclo D es igual a:

D = 3.5/20 = 0.175

el valor eficaz:

Vrms = Vpico · sqrt(D) = 0.8  · sqrt(0.175) = 0.33Vef

La potencia eficaz:

Prms = Irms · Vrms = 4.5 · 0.33 = 1.5Wrms

El disipador necesario para un diodo:

Rjc = 1.2ºC/w

Rcd = 0.5ºC/w

Tj = 150ºC x 0.7 = 105ºC

Ta = 40ºC


Rda = {(Tj-Ta) / P } - Rjc - Rcd = {(105-40) / 1.5 } - 1.2 - 0.5 = 42ºC/w

Bién aquí la duda, los diodos no conducen nunca al tiempo, entonces si los pongo en el mismo disipador, cual es la Rda total ¿ < 42ºC/w? ó ¿la mitad < 21ºC/W?

Saludos!!!