{"id":489,"date":"2024-03-15T20:27:28","date_gmt":"2024-03-15T19:27:28","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/?p=489"},"modified":"2024-03-15T20:27:28","modified_gmt":"2024-03-15T19:27:28","slug":"como-disenar-transformadores-toroidales-para-maxima-eficiencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/como-disenar-transformadores-toroidales-para-maxima-eficiencia\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo dise\u00f1ar transformadores toroidales para m\u00e1xima eficiencia"},"content":{"rendered":"

Los transformadores se utilizan en muchas aplicaciones donde la eficiencia del circuito es una preocupaci\u00f3n primordial. Anteriormente, si un dise\u00f1ador deseaba maximizar la eficiencia del transformador, no exist\u00edan pautas a seguir en el caso de que la corriente no fuera una variable de dise\u00f1o. Tales casos surgen, por ejemplo, cuando la corriente debe ser limitada por las calificaciones de otros componentes del circuito o cuando la fuente de alimentaci\u00f3n debe operar a una corriente particular. <\/span>El prop\u00f3sito de este informe es presentar un criterio para la maximizaci\u00f3n de la eficiencia del transformador toroidal cuando la corriente no es una variable apropiada.<\/b><\/p>\n

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Las ecuaciones de dise\u00f1o del transformador toroidal se han reducido a depender de una \u00fanica dimensi\u00f3n, la altura H, y dos par\u00e1metros geom\u00e9tricos, la relaci\u00f3n del di\u00e1metro interior al exterior Y y la relaci\u00f3n de la altura a la construcci\u00f3n ((DQ - D,)\/2) Z. De esta manera, se puede realizar un an\u00e1lisis de la dependencia de la eficiencia del transformador toroidal en el tama\u00f1o y forma del n\u00facleo.<\/span><\/p>\n

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En un estudio previo en el que las ecuaciones de dise\u00f1o del transformador toroidal fueron informatizadas, se observaron ciertas tendencias en la eficiencia. Sin embargo, estas fueron algo oscurecidas por la restricci\u00f3n del programa a tama\u00f1os de n\u00facleo que est\u00e1n disponibles comercialmente como elementos de cat\u00e1logo y a tama\u00f1os est\u00e1ndar de alambre redondo. El presente estudio permite un continuo de tama\u00f1os y formas de n\u00facleo y permite una expresi\u00f3n expl\u00edcita para las dimensiones del n\u00facleo necesarias para <\/span>producir el transformador toroidal m\u00e1s<\/span><\/a> eficiente posible a una corriente, voltaje, factor de llenado, densidad de flujo magn\u00e9tico, material del n\u00facleo, material de bobinado y temperatura de operaci\u00f3n fijos. Aqu\u00ed tambi\u00e9n se asume un continuo de tama\u00f1os de alambre, permitiendo al dise\u00f1ador elegir cualquier material conductor y forma que dicte la aplicaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

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Despu\u00e9s de revisar las fuentes de alimentaci\u00f3n para controladores de puerta de media tensi\u00f3n y diferentes t\u00e9cnicas de aislamiento; diferentes tipos de fuentes de alimentaci\u00f3n conmutadas no aisladas existentes, sus principios de funcionamiento, flujo de circuito y formas de onda de salida; diferentes m\u00e9todos para lograr aislamiento, sus ventajas y desventajas; topolog\u00edas de fuentes de alimentaci\u00f3n aisladas para implementar m\u00faltiples salidas a partir de una sola entrada, se consideran los principales desaf\u00edos de dise\u00f1o del transformador principal - tensi\u00f3n de aislamiento, rechazo de corriente en modo com\u00fan, evaluaci\u00f3n de saturaci\u00f3n y distancias de fuga y despunte, esta tesis propuso una fuente de alimentaci\u00f3n aislada de m\u00faltiples salidas para un controlador de puerta de media tensi\u00f3n donde el aislamiento se proporciona mediante cable de conexi\u00f3n aislado de alta tensi\u00f3n usando un transformador de n\u00facleo toroidal.<\/span><\/p>\n

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\u00a0\u00a0Se realiz\u00f3 un an\u00e1lisis matem\u00e1tico para la selecci\u00f3n del tama\u00f1o del n\u00facleo y, posteriormente, se llevaron a cabo simulaciones de elementos finitos (FEA) para el n\u00facleo a fin de calcular la inductancia de fuga, la inductancia mutua y el coeficiente de acoplamiento.<\/span><\/p>\n

Se consideran dos casos: el transformador simple que tiene un primario sin derivaciones y un secundario sin derivaciones, y el transformador inversor b\u00e1sico en paralelo con un primario con derivaci\u00f3n central y un secundario sin derivaciones. Se derivan los criterios de m\u00e1xima eficiencia, y se presentan algunos ejemplos num\u00e9ricos.<\/span><\/p>\n

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Una nueva regla emp\u00edrica surge de los resultados de este informe. Cuando la corriente y el voltaje no pueden variarse, pero pr\u00e1cticamente todos los dem\u00e1s par\u00e1metros de dise\u00f1o son flexibles, el dise\u00f1o m\u00e1s eficiente de un transformador toroidal ser\u00e1 aquel que produce p\u00e9rdidas de cobre iguales al 60 por ciento de las p\u00e9rdidas de hierro.<\/span><\/p>\n

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Se puede declarar un segundo resultado. Para un factor de llenado dado, la forma del n\u00facleo de hierro toroidal puede especificarse para <\/span>producir un transformador<\/span><\/a> de la m\u00e1xima eficiencia posible para los materiales y dise\u00f1o utilizados. El primer resultado puede ser generalmente cierto para cualquier tipo de transformador cuyas ecuaciones de dise\u00f1o se pueden reducir a dependencia en una sola variable, como la altura del hierro utilizada aqu\u00ed, ya que la relaci\u00f3n dimensional probablemente ser\u00eda la misma.<\/span><\/p>\n

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\u00a0\u00a0Debe notarse que el dise\u00f1o m\u00e1s eficiente puede no ser el mejor dise\u00f1o en todos los casos. Por ejemplo, aumentando un poco la densidad de corriente desde el valor de J-*, (densidad de corriente para la m\u00e1xima eficiencia), se especificar\u00eda un valor menor de H (altura del n\u00facleo de hierro), y la masa del transformador se reducir\u00eda correspondientemente. La reducci\u00f3n resultante en eficiencia, en muchos casos, podr\u00eda compensarse m\u00e1s que suficiente por la disminuci\u00f3n en masa.<\/span><\/p>\n

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Debe notarse particularmente en la figura 3 que por la elecci\u00f3n correcta de Y y Z, la eficiencia es pr\u00e1cticamente no afectada por variaciones en el factor de llenado. Para el transformador b\u00e1sico, la eficiencia aumenta solo en un 0.6 por ciento para una variaci\u00f3n en el factor de llenado de 0.2 a 0.9. Para el transformador inversor, el cambio en eficiencia es de 0.7 por ciento en este rango.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Los transformadores se utilizan en muchas aplicaciones donde la eficiencia del circuito es una preocupaci\u00f3n primordial. Anteriormente, si un dise\u00f1ador deseaba maximizar la eficiencia del transformador, no exist\u00edan pautas a seguir en el caso de que la corriente no fuera una variable de dise\u00f1o. Tales casos surgen, por ejemplo, cuando la corriente debe ser limitada […]<\/p>\n","protected":false},"author":11075,"featured_media":491,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[385],"tags":[],"class_list":["post-489","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-consejos"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/489","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/users\/11075"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=489"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/489\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":492,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/489\/revisions\/492"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/media\/491"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=489"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=489"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=489"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}