Diseño de inductancias y transformadores

[planeta9999]

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A mi en otra época me hubiera interesado esto del diseño de transformadores, pero  transformadores de salida para amplificadores de sonido a válvulas.

Supongo que habrán consideraciones especiales, para conseguir una buena calidad de sonido.

Los precios varían mucho, yo por ejemplo tengo por aquí unos Hammond  que me costaron una pasta y se consideran de lo mejor. Por Youtube hay videos de la fabrica de McIntosh, y es espectacular el esmero con el que fabrican los transformadores de salida para sus amplificadores a válvulas. Si algún día me vuelve la afición quisiera comprar un McIntosh, son el top en este tipo de producto.

También en su dia encargué transformadores de alimentación a medida para amplificadores de sonido a válvulas, en una empresa de Barcelona, calidad suprema, creo que aún existen, hacían amplificadores para guitarra eléctrica.

Lo que sería también interesante, es información práctica, que materiales y herramientas hacen falta para fabricarse uno mismo sus transformadores,  proveedores. Supongo que hará falta una bobinadora, las chapas del nucleo, el soporte, los blindajes...

[Picuino]

En tu caso, que utilizas solo bobinas para tus montajes, podrías plantearte hacer las bobinas en PCB:




Los trafos y bobinas de fuentes conmutadas a bajas tensiones no suelen llevar muchas vueltas.
Es suficiente con comprar los núcleos de ferrita, carretes de plástico para sostener el bobinado y clips para mantener unidos las dos partes del núcleo.
También necesitas hilo de cobre esmaltado. Con hilo de 0,4mm tienes suficiente para empezar. Colocas tantos hilos en paralelo como amperios rms vaya a soportar.
También necesitas un poco de paciencia para dar 20 o 30 vueltas al hilo dentro del carrete, y papel de lija para retirar el barniz en los extremos del cobre.
Nada más que yo sepa.

Un saludo.

[AcoranTf]

Puede que sea importante definir qué es una vuelta en este caso.
Estamos con un núcleo doble E.
Para dar una vuelta el hilo pasa por una ventana y vuelve por la otra. Los extremos acaban en el mismo lado.
Para dar dos vueltas, el hilo entra dos veces por una ventana y sale dos veces por la otra. Los extremos acaban en el mismo lado. En las dos ventanas puedes ver 2 hilos que las cruzan.
Lo mismo para más vueltas.

Si has contado las vueltas de esa manera, todo está bien.

Si, justamente asi lo hice y ademas he observado que con solo alejar un poco los hilos del principio o final del bobinado con respecto al nucleo, varia bastante la inductancia. En el ultimo ejemplo que te puse de medidas, observe despues que una espira estaba mas "floja" y el final se habia quedado un poco retirado del nucleo, en esas condiciones me daba los 745 uH que dije antes. Pero una vez ajustadas al maximo las espiras y el final del hilo, llegue a medir 780 uH.
Todo ello confirma que podria tratarse de un nucleo N27 y que ademas es bastante critica la forma de bobinar y el acabado. En un transformador acabado, estas cosas no varian, pero como estamos hablando de pruebas y los bobinados no estan fijados, pues si que influyen.
De todos modos voy a hacer una bobina con al menos 30 o 40 espiras y medir de nuevo. Asi supongo que las diferencias o errores de medida seran mucho menores, ya que solo la primera o ultima espira presentarian alguna deficiencia y es muy pequeña respecto al total.

No encuentro esa referencia. Cuando un material comienza por el signo negativo, suele referirse a polvo de hierro y no creo que sea este caso.
De todas formas, manteniendo el campo magnético por debajo de 0.25 Tesla no creo que haya problemas.

Otros valores que podemos tomar es el número de vueltas, la tensión y la frecuencia. Con ellos se puede calcular el máximo campo magnético que soportaba el núcleo en el circuito donde estaba instalado. Pero sin datos fiables, no deberíamos tener en cuenta estos valores.

Un saludo.

No encuentro la hoja donde anote los datos de ese transformador, pero como aun me queda uno sin deshacer, lo voy a debobinar y esta vez si pondre atencion en los datos y los guardare en el ordenador. Ese transformador que me queda, esta montado en su cargador y funcionando, por eso no lo habia desmontado, asi que voy a aprovechar y antes de deshacerlo intentare ver la frecuencia a la que trabaja, pero tardare unos dias ya que para probarlo necesito una bateria de 24 V y gran amperage y la tengo en un almacen lejos de aqui.

Saludos.

[Picuino]

Mientras tanto podemos seguir, suponiendo que el material es N27 y limitando a 0,25 Teslas.

Si das demasiadas vueltas añades capacidad parásita y la medida no mejora. Mejor no apiles vueltas una sobre otra.

Ahora lo primero es decidir las tensiones de primario y secundario, la frecuencia y las corrientes.

Un saludo.

[planeta9999]

En tu caso, que utilizas solo bobinas para tus montajes, podrías plantearte hacer las bobinas en PCB:

Los trafos y bobinas de fuentes conmutadas a bajas tensiones no suelen llevar muchas vueltas.
Es suficiente con comprar los núcleos de ferrita, carretes de plástico para sostener el bobinado y clips para mantener unidos las dos partes del núcleo.
También necesitas hilo de cobre esmaltado. Con hilo de 0,4mm tienes suficiente para empezar. Colocas tantos hilos en paralelo como amperios rms vaya a soportar.
También necesitas un poco de paciencia para dar 20 o 30 vueltas al hilo dentro del carrete, y papel de lija para retirar el barniz en los extremos del cobre.
Nada más que yo sepa.

Un saludo.

Tiene que ser algo rápido, sencillo y que realmente justifique un ahorro considerable. No puedo perder el tiempo haciendo las bobinas a mano para cada producto que vendo. Compradas hechas a los chinos, salen muy baratas, y están listas para colocar y al horno.

Todas las semanas tengo que montar entre 20 y 30 placas (y en aumento), pero rápido, por eso ahora he comprado la máquina de pick and place, si no pierdo mucho tiempo y lo necesito para diseñar nuevos productos.

Lo artesanal es muy bonito, pero cuando un producto se comercializa, no puedes andar con remilgos, tiene que ser barato y rápido.  Si la bobina fuera impresa en el PCB, podría ser interesante, de lo contrario no creo que mejore como lo hago ahora.

Bobinas para mis reguladores conmutados, tengo para alicatar un cuarto de baño.

[AcoranTf]

Mientras tanto podemos seguir, suponiendo que el material es N27 y limitando a 0,25 Teslas.

Si das demasiadas vueltas añades capacidad parásita y la medida no mejora. Mejor no apiles vueltas una sobre otra.

Ahora lo primero es decidir las tensiones de primario y secundario, la frecuencia y las corrientes.

Un saludo.

Bueno he seguido buscando y he conseguido encontrar los datos que tengo del transformador.
Primario: 14 espiras formadas por una agrupacion de 120 hilos de 0,2 mm. de diametro cada uno. Voltaje: 0 || 160 Vpwm.
Secundario: 2 x 2 espiras formadas por 240 hilos de 0,2 mm- de diametro cada uno. Voltaje: 32 Vdc.
Nucleo: EE70X32X22 posible tipo N27.
Este es de un cargador de 24 V. 70 A.

Tambien tengo datos de otro transformador con nucleo un poco mas pequeño.
Primario: 20 espiras, (no tengo anotado el hilo).
Secundario: doble de 3 espiras, (no tengo anotado el hilo).
Nucleo: EE65X65X27 posible tipo N27.
Este es de un cargador de 24 V. 60 A.

Como se puede observar la relacion entre primario y secundario es de 7 en ambos casos.

Por otro lado yo quiero controlar este elevador DC/DC, con una plaquita que compre y lleva el SG3525A.
http://www.yaitana.es/temp/foto.jpeg
http://www.yaitana.es/temp/Modulo_SG3525A.PDF
http://www.yaitana.es/temp/Modulo_SG3525A2.PDF

El primer esquema es el original, sacado de la plaquita y el segundo es con unas modificaciones que le hice yo para mejorar el control de voltaje y corriente.
Con los valores de Ct y Rt originales se consiguen frecuencias de entre 40 y 60 KHz. En principio hare las pruebas con esas frecuencias y dependiendo de los resultados la adaptare para mejorarlos en lo  posible.

Saludos.

[Picuino]

Eso hace un total de 16 voltios por vuelta a 70khz, para topología push-pull.
No lo he calculado, pero parece que va al límite.
En cuanto a la corriente, imagino que el circuito maneja unos 40 amperios en el secundario.

¿Qué corrientes y tensiones quieres manejar en tu circuito?

[Picuino]

Planeta, estaba pensando en espiras impresas en PCB. Tu solo tienes que añadir las dos partes del núcleo y las grapas. Sirven para mejorar el rendimiento y el tamaño a frecuencias por encima de 50khz.
Pero creo que en tu caso no te compensa. Esas bobinas son baratas, manejables y más fáciles de montar.

[planeta9999]

Planeta, estaba pensando en espiras impresas en PCB. Tu solo tienes que añadir las dos partes del núcleo y las grapas. Sirven para mejorar el rendimiento y el tamaño a frecuencias por encima de 50khz.
Pero creo que en tu caso no te compensa. Esas bobinas son baratas, manejables y más fáciles de montar.

Ya, si aún yendo impresas en el PCB, hay que conseguir los nucleos y las grapas, y luego montarlo, no se si vale la pena. Depende del precio que tengan y si son fáciles de conseguir.

A mi estas SMD para reguladores de 5 amperios, me cuestan a 40 céntimos en los chinos.

[AcoranTf]

Eso hace un total de 16 voltios por vuelta a 70khz, para topología push-pull.
No lo he calculado, pero parece que va al límite.
En cuanto a la corriente, imagino que el circuito maneja unos 40 amperios en el secundario.

¿Qué corrientes y tensiones quieres manejar en tu circuito?

Bueno el calculo de V/espira lo has hecho sobre el secundario y el valor de pico de este. Los 32 V son de continua una vez rectificado y ademas hay que tener en cuenta que el primario se alimenta con un PWM.
En el secundario, o mejor dicho en la salida de continua de 32 V, llega hasta algo mas de 70 A.
Respecto a lo que yo pretendo, ya te dije, un voltaje de 384 Vdc, despues de rectificar la suma de los 4 secundarios y la corriente sera proxima a la maxima que le pueda sacar. Mi idea es que el inversor entregue unos 8000 VA, o 5600 W. Por eso quiero calcular la potencia maxima que sea capaz de manejar cada uno de esos nucleos.

Saludos.

[Picuino]

Aunque te ahorrases la mitad en 1000 bobinas al año, eso solo serían 200 euros. Y tendrías que montarlas tu mismo, con más trabajo que un componente smd.

[Picuino]

La potencia depende de la frecuencia.
Si mantienes la del original, podrás manejar los mismos 2000w por núcleo.

En realidad no haría falta que los desmontases, con que les des la vuelta sería suficiente. Metiendo 70A a 32v en el secundario, podrías conseguir los 210v que parece tener ese trafo en el primario.


Lo que no me queda claro es eso de poner los trafos en serie.
¿Tienes un esquema del circuito?

[AcoranTf]

La potencia depende de la frecuencia.
Si mantienes la del original, podrás manejar los mismos 2000w por núcleo.

En realidad no haría falta que los desmontases, con que les des la vuelta sería suficiente. Metiendo 70A a 32v en el secundario, podrías conseguir los 210v que parece tener ese trafo en el primario.

El desmontarlo y rebobinarlo es por dos razones, primero es porque como ya dije, en el cargador el primario, que en el inversor seria el secundario, esta calculado para la mitad de tension y la segunda es que quiero aprovechar 4 transformadores para sumar sus potencias.

Lo que no me queda claro es eso de poner los trafos en serie.
¿Tienes un esquema del circuito?

Ahora mismo no lo tengo, lo hare y lo pongo. Pero es muy simple, los primarios van independientes en push-pull, cada transformador con sus dos grupos de MOS_FET. A su vez cada grupo de MOS-FET del mismo lado llevan sus GATE's en paralelo a una de las salidas del modulo que puse antes.
Por otro lado los cuatro secundarios, se conectan en serie, para sumar sus voltajes, que una vez rectificados y filtrados nos daran los 384 Vdc.

Saludos.

[Chaly29]

Hola AcoranTf, que tensión de primario o de alimentación pretendes usar para tu inversor? Ten en cuenta que de usar solo 12V y una potencia final de 8000W la corrientes necesarias serían de 733A, lo cuan no es muy sencillo de controlar ni de hacer circular.

Por otro lado, tampoco es bueno usar más de 24V exactos, ya que conseguir mosfet para que manejen el doble de esa tensión y grandes corriente, pues tampoco es sencillo...

No se la aplicación que deseas darle a tu inversor, pero no sería conveniente comprar un generador naftero/diesel?

Por otro lado, el dato que tomaste de los transformadores tampoco lo veo correcto, porque de tener en el primario 14 espiras y en el secundario 2+2, pues no me cierran los cálculos, si lo alimentamos solo con 260V en el primario.

(160V / 14) x 2 = 22.85V en el secundario (sin tener en cuenta perdidas de los mosfet/IGBT, bobinados y de los diodos de salida), y para cargar una batería de 24V necesitas por lo menos 28V.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[AcoranTf]

Hola AcoranTf, que tensión de primario o de alimentación pretendes usar para tu inversor? Ten en cuenta que de usar solo 12V y una potencia final de 8000W la corrientes necesarias serían de 733A, lo cuan no es muy sencillo de controlar ni de hacer circular.

Por otro lado, tampoco es bueno usar más de 24V exactos, ya que conseguir mosfet para que manejen el doble de esa tensión y grandes corriente, pues tampoco es sencillo...

No se la aplicación que deseas darle a tu inversor, pero no sería conveniente comprar un generador naftero/diesel?

Por otro lado, el dato que tomaste de los transformadores tampoco lo veo correcto, porque de tener en el primario 14 espiras y en el secundario 2+2, pues no me cierran los cálculos, si lo alimentamos solo con 260V en el primario.

(160V / 14) x 2 = 22.85V en el secundario (sin tener en cuenta perdidas de los mosfet/IGBT, bobinados y de los diodos de salida), y para cargar una batería de 24V necesitas por lo menos 28V.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Hola Carlos, ya estuvimos hablando de este tema en otro hilo que anda por ahi.
La tension de bateria en principio sera de 48 V.
No me interesa un generador diesel/gasolina, prefiero energia limpia.
Respecto al transformador, tiene 2+2 porque es push-pull el secundario, o sea lleva dos diodos para rectificar. El primario se alimenta con 160 Vpwm, o sea un extremo va a un divisor capacitivo y el otro a un semipuente que conmuta entre 0 y +320 Vdc.
La bateria carga hasta con 32 V. Esta tension la regula el propio cargador dependiendo del estado de la bateria.
¿Recuerdas que mi idea original era hacer el inversor modular, o sea en saltos de 500 en 500 W, para ahorrar consumo en reposo. Pero tu me dijiste que la diferencia era poca y me recomendaste poner los 4 transformadores iguales y con los secundarios en serie?. Pues finalmente tuve en cuenta tu recomendacion y lo quiero hacer asi. Tambien de ese modo tiene otra ventaja, cada transformador lleva menos espiras en el secundario y caben perfectamente en el carrete.
La finalidad de este inversor, es alimentar una vivienda, que me estaba construyendo en el campo, pero detuve la construccion hace un tiempo y deje aparcado el proyecto.

Saludos.