Mis redes sociales:
1. Presentación
2. El transformador es la parte problemática
3. Potencia de un trafo toroidal
4. Adquirir el transformador
5. CONSTRUCCIÓN DEL TRAFO
- 5.1. Trabajos previos en el núcleo
- 5.2. Herramienta para bobinar
- 5.3. Devanado primario (12 V - 50 amp)
- 5.3.1. Cálculo del número de espiras del primario 12V
- 5.3.2. Determinar la sección del hilo de cobre
- 5.3.3. Determinar los metros de hilo necesario
- 5.3.4. Bobinado del primario
- 5.4. Finalización del trafo
3. Potencia de un trafo toroidal
4. Adquirir el transformador
5. CONSTRUCCIÓN DEL TRAFO
- 5.1. Trabajos previos en el núcleo
- 5.2. Herramienta para bobinar
- 5.3. Devanado primario (12 V - 50 amp)
- 5.3.1. Cálculo del número de espiras del primario 12V
- 5.3.2. Determinar la sección del hilo de cobre
- 5.3.3. Determinar los metros de hilo necesario
- 5.3.4. Bobinado del primario
- 5.4. Finalización del trafo
6. Prueba final del trafo
7. Sujeción del trafo
8. Ficha técnica resumen de este trafo
9. El vídeo
7. Sujeción del trafo
8. Ficha técnica resumen de este trafo
9. El vídeo
1. Presentación
Me hubiera gustado hacer este trabajo en una sola entrega, un único vídeo, un único post en este blog, pero creo que sería demasiado extenso. Mejor, lo voy a dividir en dos partes, en dos vídeos:
1) Ésta, donde nos ocuparemos del transformador, porque lo vamos a hacer nosotros, veremos porqué, y cómo.
2) La siguiente, en que haremos el circuito y la caja del inversor.
Por cierto, en adelante, para referirme al transformador usaré la abreviatura "Trafo", nombre con el que también se les designa.
Un inversor tiene la tarea de convertir la corriente continua en corriente alterna, normalmente ofreciendo un mayor voltaje a la salida. Los hay de muchos tipos y potencias, desde minúsculos circuitos por ejemplo los que llevan las cámaras de fotos para proporcionar los 300 voltios necesarios para cargar el condensador del flash (y eso lo hacen a partir de dos pilas de voltio y medio). También las raquetas matamoscas están basadas en un inversor pequeño.
También están los inversores que manejan una potencia más bien elevada, como el que vamos a montar en este proyecto de 600 W. La aplicación típica de uno de estos inversores es obtener 220/125 voltios de corriente alterna a partir de 12/24 voltios de una o varias baterías. El uso que se les da es poder utilizar electrodomésticos de 220/125 voltios a bordo de un barco, en el camping, en el coche y sobretodo, para electrificar una casa con la energía obtenida mediante eólica y/o solar. Los paneles solares y la turbina eólica cargan baterías, y éstas alimentan al inversor que suministra 220/125 V a la casa.
Para los que empiezan con la electrónica diré que no se puede usar un simple transformador para convertir los 12 voltios de una batería en 220 voltios. La razón: Un transformador sólo funciona con corriente alterna, y la que proporciona una batería es continua. Si se conecta una batería a un transformador se producirá un cortocircuito que puede terminar en fuego en el transformador y la batería reventada. Por eso, la manera correcta de hacerlo es conectar a la batería un circuito (llamado inversor) que convierte la corriente continua en alterna (es como un oscilador de potencia) y esa alterna que devuelve el inversor ahora sí se puede aplicar a un transformador elevador para que la suba a 220 o 125 voltios.
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| Fig 1. Esquema en bloques de un inversor típico para obtener 220/125 voltios a partir de baterías |
Las prestaciones de este inversor serán:
- Tensión de entrada: 12 voltios continua (pero puedes elegir 24, 36 y 48V)
- Tensión de salida: A elegir entre 125 y 220 voltios
- Potencia máxima: 600 W
- Tipo de onda: Senoidal modificada
- Regulador automático de tensión
- Función de alarma y desconexión contra batería baja
- Ventilador refrigerador interno
- Función de alarma y desconexión contra batería baja
- Ventilador refrigerador interno
- Uso de Mosfets de muy baja resistencia interna
- El Trafo es de 600W, pero el circuito soportaría más de 1000 W
2. El Transformador es la parte problemática
Si de verdad queremos hacer un inversor de 600 W no podemos usar un transformador del tamaño de un puño o menor. Los transformadores, cuando son de potencia, son voluminosos y pesados.
He visto algunos tutoriales de inversores que aseguran potencias de 500W o incluso más, usando pequeños transformadores con un devanado primario de 12 voltios... ¡¡tasados con un máximo de 4 amperios!!.
Eso es imposible porque: 12 volt x 4 amp = 48 W... y no 500 W
Magufos everywhere... Así que no podemos usar un trafo pequeño para obtener potencias elevadas.
Un trafo de horno microondas tampoco es buena opción para hacer un inversor (a no ser que lo desmontes, le quites los bobinados y les pongas nuevos bobinados de mas sección).
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Fig 2. Y hay quienes pretenden hacer un inversor "de 500 ó 1000W" usando este pequeño transformador que apenas rinde 50W... |
He visto algunos tutoriales de inversores que aseguran potencias de 500W o incluso más, usando pequeños transformadores con un devanado primario de 12 voltios... ¡¡tasados con un máximo de 4 amperios!!.
Eso es imposible porque: 12 volt x 4 amp = 48 W... y no 500 W
Magufos everywhere... Así que no podemos usar un trafo pequeño para obtener potencias elevadas.
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| Fig 3. Transformador de microondas de casi 1000W... a 220 voltios |
Estos trafos pueden aguantar casi 1000 W, pero a 220 Voltios. De modo que por su primario pasan 4 amperios x 220 volt = casi 1000 W.
Y esto es algo que al fabricante no se le pasa por alto: Si van a pasar 4 amperios, el hilo estará dimensionado para 4 amperios... no para 50.
Pero nosotros no vamos a poner 220 voltios sino los 12 procedentes de las baterías (aunque convertida en alterna por el circuito inversor, serán 12 voltios). ¿Qué intensidad es necesaria para obtener no 1000 sino 600 W? Pues ni más ni menos que 50 amperios, muchos más que los 4 para los que está diseñado el primario de un trafo microondas. De modo que ese trafo microondas rendirá 12 voltios x 4 amperios = 48 watios.
Y es que no es lo mismo trabajar a 220 voltios que a 12...
La verdad, montar semejante fregado de desmontar un trafo de microondas y quitarle los bobinados, hacerle bobinados nuevos y todo eso con un trafo que además es sumamente pesado no sé si merecerá la pena. Pienso que es mejor partir desde cero y dimensionar al milímetro nuestro propio trafo, pero ya que lo haremos desde cero, elegiremos el tipo toroidal, que tiene las siguientes ventajas:
- Tiene menor tamaño y peso a igualdad de potencia
- Se calienta menos
- Es más eficiente
- Más fácil de construir
- Tiene menor tamaño y peso a igualdad de potencia
- Se calienta menos
- Es más eficiente
- Más fácil de construir
Así que está claro: Haremos nuestro propio trafo toroidal, a la medida.
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| Fig 4. Trafo toroidal sin la cubierta protectora mostrando los bobinados |
3. Potencia de un trafo toroidal
La potencia de un trafo toroidal es muy sencilla de calcular:
![]()
La potencia (en vatios) es igual al cuadrado del área de la sección transversal del núcleo (en centímetros cuadrados). En el vídeo cometí un error de concepto al decir: "Area total", cuando debería haber dicho: "área de la sección transversal". Pero este desliz no quita validez a la fórmula siguiente ni al presente trabajo. Todos los planteamientos siguen siendo correctos.
Para calcular ese área en un núcleo toroidal tenemos esta fórmula:
![]()
En donde, (siempre en centímetros):
D = Diámetro externo
d = diámetro interno
a = Altura
(Ver figura 5 a la derecha)
Se puede comprobar que el tamaño de núcleo toroidal necesario para obtener potencias del orden de 500-600 W es de aproximadamente:
- diámetro externo de unos 13 cms
- una altura de al menos 7 cms
El diámetro interno suele ser función del externo.
En mi caso, el núcleo tiene estas medidas:
- D = 13 cms
- d = 6 cms
- a = 7 cms
En la figura 5 se hacen los cálculos y se obtiene un valor de potencia de 600W que coincide exactamente con la etiqueta que lleva el transformador.
No importa si consigues un núcleo un poco más grande o un poco más pequeño. Simplemente tendrás más o menos potencia en el inversor, habrá que conformarse, pero las instrucciones de montaje que vienen a continuación te van a servir exactamente igual. Haré las distinciones en su momento.
4. Adquirir el núcleo toroidal (o un trafo toroidal)
Una cosa que me ha extrañado mucho es que es fácil conseguir núcleos de ferrita pequeños o incluso medianos, pero NADIE vende núcleos de ferrita grandes. La única manera de conseguir uno es comprando el correspondiente transformador y, claro, no es plan, pues un trafo toroidal (o de cualquier tipo) que maneje 500-600W vale 150 euros como poco. Mucho más barato sería el núcleo sólo, que no lleva el cobre ni el trabajo de bobinarlo, pero ya digo que ni por Internet encontré quien los venda.
Así que, tenemos dos opciones: Conseguirlo de la chatarra (los amplificadores de potencia de calidad suelen llevarlo) o también podemos recurrir al mercado de segunda mano. Yo compré el mío en una página de anuncios. Un chico de Madrid decía que no le cabía donde él tenía pensado usarlo, así que quería deshacerse de él. Me salió baratísimo incluyendo el porte. Me vino como anillo al dedo ese anuncio.
Os recuerdo que, para que un toroide pueda rendir unos 500-600W tiene que tener unas medidas mínimas, del orden de 13 cms de diámetro externo y unos 7 cms de altura. Basta con reducir 1 ó 2 centímetros ambas medidas para que la potencia baje a la mitad (medidas y potencia no son proporcionales: Si reduces las medidas a la mitad, la potencia no será la mitad sino ¡¡dieciséis veces menos!!). Para potencias de 600W hablamos de un núcleo que puede pesar fácilmente cuatro Kg, pero recuerda que un trafo toroidal siempre será mas pequeño y liviano que uno convencional.
La potencia de un trafo toroidal es muy sencilla de calcular:
La potencia (en vatios) es igual al cuadrado del área de la sección transversal del núcleo (en centímetros cuadrados). En el vídeo cometí un error de concepto al decir: "Area total", cuando debería haber dicho: "área de la sección transversal". Pero este desliz no quita validez a la fórmula siguiente ni al presente trabajo. Todos los planteamientos siguen siendo correctos.
Para calcular ese área en un núcleo toroidal tenemos esta fórmula:
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| Fig 5. Hallar la potencia de un núcleo toroidal |
D = Diámetro externo
d = diámetro interno
a = Altura
(Ver figura 5 a la derecha)
Se puede comprobar que el tamaño de núcleo toroidal necesario para obtener potencias del orden de 500-600 W es de aproximadamente:
- diámetro externo de unos 13 cms
- una altura de al menos 7 cms
El diámetro interno suele ser función del externo.
En mi caso, el núcleo tiene estas medidas:
- D = 13 cms
- d = 6 cms
- a = 7 cms
En la figura 5 se hacen los cálculos y se obtiene un valor de potencia de 600W que coincide exactamente con la etiqueta que lleva el transformador.
No importa si consigues un núcleo un poco más grande o un poco más pequeño. Simplemente tendrás más o menos potencia en el inversor, habrá que conformarse, pero las instrucciones de montaje que vienen a continuación te van a servir exactamente igual. Haré las distinciones en su momento.
4. Adquirir el núcleo toroidal (o un trafo toroidal)
Una cosa que me ha extrañado mucho es que es fácil conseguir núcleos de ferrita pequeños o incluso medianos, pero NADIE vende núcleos de ferrita grandes. La única manera de conseguir uno es comprando el correspondiente transformador y, claro, no es plan, pues un trafo toroidal (o de cualquier tipo) que maneje 500-600W vale 150 euros como poco. Mucho más barato sería el núcleo sólo, que no lleva el cobre ni el trabajo de bobinarlo, pero ya digo que ni por Internet encontré quien los venda.
Así que, tenemos dos opciones: Conseguirlo de la chatarra (los amplificadores de potencia de calidad suelen llevarlo) o también podemos recurrir al mercado de segunda mano. Yo compré el mío en una página de anuncios. Un chico de Madrid decía que no le cabía donde él tenía pensado usarlo, así que quería deshacerse de él. Me salió baratísimo incluyendo el porte. Me vino como anillo al dedo ese anuncio.
Os recuerdo que, para que un toroide pueda rendir unos 500-600W tiene que tener unas medidas mínimas, del orden de 13 cms de diámetro externo y unos 7 cms de altura. Basta con reducir 1 ó 2 centímetros ambas medidas para que la potencia baje a la mitad (medidas y potencia no son proporcionales: Si reduces las medidas a la mitad, la potencia no será la mitad sino ¡¡dieciséis veces menos!!). Para potencias de 600W hablamos de un núcleo que puede pesar fácilmente cuatro Kg, pero recuerda que un trafo toroidal siempre será mas pequeño y liviano que uno convencional.
5. CONSTRUIR EL TRANSFORMADOR
Después de analizar las distintas posibilidades, me aclaro que los transformadores toroidales que podamos conseguir (nuevos o de segunda mano) nos valen... parcialmente.
SÍ NOS VALE ESTO:
Esos transformadores toroidales tienen un devanado a 220 voltios (o 125 según el caso). ESTE BOBINADO LO VAMOS A APROVECHAR TAL Y COMO ESTÁ. Ese bobinado es sin toma central, sencillo. Tendrá un hilo de sección correcta para nuestro propósito. Sería una tontería deshacer ese bobinado para volverlo a hacer. Aquí tenemos una ventaja y un inconveniente: La ventaja es que nos vamos a ahorrar de hacer dicho bobinado, y la desventaja es que me hubiera gustado hacer íntegramente ambos devanados: El primario y el secundario, con lo cual este vídeo también sería un tutorial completo de construcción de transformadores,
NO NOS VALE ESTO:
No se puede decir lo mismo del devanado secundario, o mejor dicho, secundarios, (porque suelen llevar varios), con o sin toma central, y a voltajes distintos (a menudo mayores) que 12 voltios. Aún en caso de hubiera alguno a 12 voltios, lo más probable es que no tenga toma central y nosotros necesitamos toma central.
Así que, ahora sí, toca que nosotros hagamos ese devanado de 12 voltios con toma central, para lo cual primero tenemos que deshacer los bobinados secundarios que tuviese el transformador y dejar sólo el bobinado de 220/125 voltios, que ése sí nos vale.
- 5.1 TRABAJOS PREVIOS EN EL NÚCLEO
Como ya comenté justo antes, quitamos el o los secundarios que tuviese este transformador. Típicamente son de 12, 18, 35, 50, 60 y a veces más voltios.
Para eso, retiramos con cuidado la envoltura plástica que los protege y comenzamos a desbobinar cada secundario, con cuidado de no afectar al bobinado de 220/125 voltios que, repito, sí nos vale.
El hilo de cobre retirado puede guardarse para usos futuros.
Una vez hayamos retirado todos los bobinados secundarios el trafo quedará más o menos así:
- 5.2 HERRAMIENTA PARA BOBINAR
Dentro de lo fácil que resulta hacer uno de estos trafos, la dificultad consiste en bobinarlos, especialmente si el bobinado tiene muchas vueltas. Para poder ir pasando el hilo como si de una lanzadera se tratase, haremos una herramienta en madera con las siguientes medidas:
Un extremo del hilo a bobinar se pasa por alguno de los orificios macados como "0", y a continuación se enrollan sobre la herramienta los metros necesarios de hilo a bobinar. Como esta herramienta mide 25 centímetros justos, cada dos vueltas será -más o menos- un metro de hilo. De esta manera llevaremos la cuenta de los metros enrollados.
Como ya comenté justo antes, quitamos el o los secundarios que tuviese este transformador. Típicamente son de 12, 18, 35, 50, 60 y a veces más voltios.
Para eso, retiramos con cuidado la envoltura plástica que los protege y comenzamos a desbobinar cada secundario, con cuidado de no afectar al bobinado de 220/125 voltios que, repito, sí nos vale.
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| Fig 6. Primero quitamos la envoltura de plástico protectora, después, el cobre de los bobinados secundarios |
El hilo de cobre retirado puede guardarse para usos futuros.
Una vez hayamos retirado todos los bobinados secundarios el trafo quedará más o menos así:
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Fig 7. Núcleo sin los secundarios, sólo tiene el bobinado de 220/125, no visible porque está bajo la cubierta protectora plateada. |
- 5.2 HERRAMIENTA PARA BOBINAR
Dentro de lo fácil que resulta hacer uno de estos trafos, la dificultad consiste en bobinarlos, especialmente si el bobinado tiene muchas vueltas. Para poder ir pasando el hilo como si de una lanzadera se tratase, haremos una herramienta en madera con las siguientes medidas:
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| Fig 8. Herramienta en madera para bobinar transformadores toroidales |
Un extremo del hilo a bobinar se pasa por alguno de los orificios macados como "0", y a continuación se enrollan sobre la herramienta los metros necesarios de hilo a bobinar. Como esta herramienta mide 25 centímetros justos, cada dos vueltas será -más o menos- un metro de hilo. De esta manera llevaremos la cuenta de los metros enrollados.
- 5.3. DEVANADO PRIMARIO
En un transformador toroidal se le suele llamar primario al devanado de 220/125 voltios, pero aquí en nuestro inversor será al revés. El primario será el de baja tensión (12 voltios en nuestro caso), mientras que el devanado secundario será será el de 220/125 voltios. Este detalle es importante para no confundirse en lo sucesivo en este montaje.
Este devanado primario es el que recibirá la corriente de 12 voltios ya convertida en alterna por el circuito inversor. Sólo son 12 voltios... pero hasta a 50 amperios, según el consumo que hagamos. En la figura 9 vemos en el esquema dónde está situado el transformador así como el primario.
Se aprecia en el esquema que es un devanado con toma central, es decir, de este devanado saldrán tres cables y no dos.
- 5.3.1. Cálculo del número de vueltas o espiras del primario 12V
Hay que averiguar cuántas vueltas o espiras de cobre tenemos que hacer sobre el anillo para conseguir esos 12 voltios.
Para eso vamos a hacer un bobinado de prueba de tan sólo 10 espiras, con hilo de cobre de cualquier sección. Tampoco es necesario que lo hagamos con toma central por sencillez ya que este bobinado lo desharemos una vez hecha la prueba (No importa la sección del cable de este bobinado de prueba porque sólo vamos a medir voltaje, no intensidad, así que no circulará apenas corriente.
Ahora conectamos el bobinado de 220/125 voltios a la red de 220/125. Y medimos con un polímetro fiable qué tensión obtenemos en el bobinado de prueba de 10 espiras. Yo obtuve el valor 4.60 voltios.
Para calcular el número exacto de vueltas para 12 voltios (o cualquier otra tensión como 24, 36 y 48 voltios) aplicamos una regla de tres sencilla ya que el número de vueltas y la tensión obtenida están relacionadas de manera lineal:
Si obtengo 4.60 voltios con 10 vueltas
Para obtener 12 voltios necesitaré X vueltas
Resolvemos "X" en la regla de tres anterior: X = 12 * 10 / 4.60 = 26.08
Redondeando: 26 espiras.
Si quisiéramos hacer un inversor para trabajar con 24 voltios en lugar de doce, la regla de tres sería:
Si obtengo 4.60 voltios con 10 vueltas
Para obtener 24 voltios necesitaré X vueltas
Siguiendo con nuestra elección de 12 voltios daremos 26 vueltas para hacer el bobinado primario, pero en este bobinado tenemos una excepción: Tiene una toma central. ¿Cómo hacemos esa toma central? Lo veremos más adelante en los puntos 5.3.3 y 5.3.4.
- 5.3.2. Determinar la sección del hilo de cobre
Por este bobinado pueden llegar a pasar hasta 50 amperios si al inversor se le piden los 600W que puede entregar. La justificación es la siguiente:
Potencia = Tensión * Intensidad
Si despejamos la intensidad:
Intensidad = Potencia / Tensión
Sustituyendo valores: Intensidad = 600W / 12 V = 50 amperios.
Está claro que habrá que usar un cable de sección adecuada o de lo contrario se calentará excesivamente (si es muy fino) o desperdiciaremos cobre (si es demasiado grueso). Otra consecuencia de usar cable demasiado fino es que no circulará la corriente esperada por presentar el devanado mucha resistencia eléctrica.
En la siguiente tabla de la fig.11 tenemos los valores para distintos diámetros de hilo de cobre. Los valores que nos interesan son:
- Grosor: Sección o diámetro del hilo
- Intensidad máxima admisible para ese grosor
En esta tabla vemos que los diámetros entre 3.6 mm y 4.1 mm nos permiten una intensidad media de 50 amperios aproximadamente, por lo que elegiremos esa sección. Si no encontramos cable de ese diámetro usaremos la inmediata superior, no la inferior.
NOTA: Si hubiésemos elegido la opción de hacer un primario para 24 voltios, pasará la mitad de intensidad (25 amp en lugar de 50), así que elegiríamos el diámetro de cable para esa intensidad, que resulta ser de unos 2,5 mm.
Después de visitar varios talleres y establecimientos donde se dedican a bobinar, el mayor diámetro de hilo que encuentro es de 2.2 mm de diámetro y aún me dicen que es el más grueso que tienen, que lo gastan muy poco, etc, es decir, lo he conseguido "por los pelos", por lo que es previsible que el diámetro 3.6 - 4.1 mm será harto difícil encontrarlo. Un diámetro de 2.2 mm puede estar bien para 15-20 amperios, pero para 50 amperios se queda decididamente corto.
Si este también es tu caso usaremos un truco: Es difícil encontrar cable de cobre esmaltado para bobinar de diámetro 3.5 mm (y no digamos ya de 4.1 mm), pero sí es bastante fácil conseguir cable tipo normal de bastante sección para instalaciones eléctricas, que también viene aislado si bien no con esmalte pero sí con camisa de plástico. De acuerdo en que este aislamiento abulta bastante más que el esmalte, pero a fin de cuentas tenemos que poner pocas vueltas de hilo (26 en mi caso), así que tampoco será para tanto. Este tipo de cable lo podemos conseguir en distribuidores de material eléctrico o comprarlo por metros directamente a un electricista en caso de que en la tienda nos obliguen a comprarlo en carretes grandes.
El cable que yo elegí tiene estas medidas:
Diámetro externo del cable, incluyendo camisa aislante: 5 mm
Diámetro externo del cable, sólo el cobre: 3.4 mm
Por estas latitudes a este cable lo denominan "cable del seis".
Con esto nos vamos al mínimo requerido para que circulen 50 amperios según la tabla anterior. Cuanto más grueso el cable mejor, pero también es mucho más difícil de bobinarlo, y más caro.
...Y asunto solucionado.
- 5.3.3. Determinar los metros de hilo necesarios para el primario
Ya vimos en 5.3.1 cuántas vueltas o espiras hemos de dar al primario, que resultaron ser 26. Para facilitar las cosas (ya veréis porqué) vamos a determinar cuántos metros de hilo son necesarios.
Medimos (con un metro flexible, fig 12) lo que mide una vuelta en el anillo del trafo. En mi caso da 19 cms. Como hay que dar 26 vueltas, la longitud total será de 26 * 19 = 494 cms. Lo pasamos a metros dividiendo por 100 = 4,94 metros. Conviene no quedarse corto y añadir medio metro más al resultado final anterior. Es mejor que nos sobre algo de cobre a que falte (tendríamos que repetir el bobinado). Además,hay que prever dejar al menos 7 cms de cable en cada extremo para que sirvan de conexión en el trafo.
Resumiendo: Unos 5,5 metros de cable para hacer el primario de 12V
- 5.3.4. Bobinado del primario
Según el siguiente dibujo de la figura 13 vemos dos tipos de bobinado, uno sencillo y uno con toma central. El que nosotros necesitamos es con toma central, pero de todos modos diré como hacer ambos bobinados, por si alguna vez necesitáis bobinar un devanado sencillo sin toma central.
a) SENCILLO, SIN TOMA CENTRAL:
Ponemos la longitud de hilo en la herramienta de bobinar y bobinamos, tal y como hicimos el devanado de prueba de 10 espiras. Quedarán dos terminales: El del inicio del bobinado y el del final. Esos serán los terminales de ese devanado. No tiene más complicación.
b) CON TOMA CENTRAL
Aquí es un poquito más laborioso.
En lugar de bobinar las 26 vueltas de cable, bobinaremos la mitad: 13 vueltas, pero con hilo doble. Es decir, cortamos el cable a bobinar en dos trozos iguales. Si la longitud era de 5,5 metros ahora tendremos dos trozos de 2,75 metros.
Unimos ambos trozos de cable (pero no eléctricamente, es decir, NO los soldamos, simplemente los ponemos juntos, en paralelo). Si es necesario pondremos un poco de cinta adhesiva o aislante cada palmo más o menos para mantenerlos juntos y que no se separen.
Ahora ponemos esos 2,75 metros en la herramienta de bobinar (o lo bobinamos sin esa herramienta ya que son pocas vueltas y el largo del cable es reducido). La verdad, la lanzadera la veo mas útil para bobinados de mas vueltas y con cable mas fino. Yo lo hice sin lanzadera.
Fijamos con cinta adhesiva un extremo del cable doble al núcleo del transformador dejando al menos 5 cms que servirán como terminales y comenzamos a bobinar las 13 vueltas. Hago hincapié en que las 13 vueltas son en mi caso. Si utilizas otro tamaño de núcleo tendrás números distintos aunque la diferencia será pequeña.
Una vez hecha la última vuelta fijamos con cinta adhesiva el extremo final del doble cable al núcleo, tal y como hicimos con el otro extremo inicial del cable. Cortamos el cable que pueda sobrar pero dejando también unos 5-7 cms para que sirva de terminal.
Ahora tenemos cuatro cables y no dos: Dos en el extremo donde iniciamos el bobinado, y otros dos en el extremo final del bobinado.
La toma central la vamos a crear uniendo eléctricamente un cable del extremo inicial con un cable del extremo final. Pero hay cuatro combinaciones posibles, ¿Valen las cuatro?
No.
Debemos elegir dos cables que, medidos con el polímetro nos den resistencia infinita. De las cuatro combinaciones posibles, dos son correctas (resistencia infinita) y dos son incorrectas (resistencia cero).
Una vez hecho esto tendremos los tres terminales que debe tener ese devanado: El central y los dos extremos. Entre ambos extremos habrán 12 voltios y entre la toma central y cada uno de los extremos habrán 6 voltios.
Recuerdo que aunque estamos probando este transformador poniendo 220 voltios en su bobinado de 220 para obtener 12 voltios en el otro bobinado, el uso real de este transformador en el inversor será al revés:
Pondremos 12 voltios AC en el bobinado de 12 voltios para obtener 220 voltios en el bobinado de 220 voltios... o 125 voltios si ése es tu caso.
Los transformadores son reversibles y funcionan en ambos sentidos.
Por supuesto, siempre hablando de corriente alterna.
En un transformador toroidal se le suele llamar primario al devanado de 220/125 voltios, pero aquí en nuestro inversor será al revés. El primario será el de baja tensión (12 voltios en nuestro caso), mientras que el devanado secundario será será el de 220/125 voltios. Este detalle es importante para no confundirse en lo sucesivo en este montaje.
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| Fig 9. Trafo con primario de 6+6 y toma central |
Se aprecia en el esquema que es un devanado con toma central, es decir, de este devanado saldrán tres cables y no dos.
- 5.3.1. Cálculo del número de vueltas o espiras del primario 12V
Hay que averiguar cuántas vueltas o espiras de cobre tenemos que hacer sobre el anillo para conseguir esos 12 voltios.
Para eso vamos a hacer un bobinado de prueba de tan sólo 10 espiras, con hilo de cobre de cualquier sección. Tampoco es necesario que lo hagamos con toma central por sencillez ya que este bobinado lo desharemos una vez hecha la prueba (No importa la sección del cable de este bobinado de prueba porque sólo vamos a medir voltaje, no intensidad, así que no circulará apenas corriente.
Ahora conectamos el bobinado de 220/125 voltios a la red de 220/125. Y medimos con un polímetro fiable qué tensión obtenemos en el bobinado de prueba de 10 espiras. Yo obtuve el valor 4.60 voltios.
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| Fig 10. Bobinado de prueba de 10 espiras, genera 4.60 voltios. |
Para calcular el número exacto de vueltas para 12 voltios (o cualquier otra tensión como 24, 36 y 48 voltios) aplicamos una regla de tres sencilla ya que el número de vueltas y la tensión obtenida están relacionadas de manera lineal:
Si obtengo 4.60 voltios con 10 vueltas
Para obtener 12 voltios necesitaré X vueltas
Resolvemos "X" en la regla de tres anterior: X = 12 * 10 / 4.60 = 26.08
Redondeando: 26 espiras.
Si quisiéramos hacer un inversor para trabajar con 24 voltios en lugar de doce, la regla de tres sería:
Si obtengo 4.60 voltios con 10 vueltas
Para obtener 24 voltios necesitaré X vueltas
Despejando X = 24 * 10 / 4.60 = 52.16, redondeando: 52 espiras, el doble que en el caso de 12 voltios ya que la tensión también es el doble.
Siguiendo con nuestra elección de 12 voltios daremos 26 vueltas para hacer el bobinado primario, pero en este bobinado tenemos una excepción: Tiene una toma central. ¿Cómo hacemos esa toma central? Lo veremos más adelante en los puntos 5.3.3 y 5.3.4.
- 5.3.2. Determinar la sección del hilo de cobre
Por este bobinado pueden llegar a pasar hasta 50 amperios si al inversor se le piden los 600W que puede entregar. La justificación es la siguiente:
Potencia = Tensión * Intensidad
Si despejamos la intensidad:
Intensidad = Potencia / Tensión
Sustituyendo valores: Intensidad = 600W / 12 V = 50 amperios.
Está claro que habrá que usar un cable de sección adecuada o de lo contrario se calentará excesivamente (si es muy fino) o desperdiciaremos cobre (si es demasiado grueso). Otra consecuencia de usar cable demasiado fino es que no circulará la corriente esperada por presentar el devanado mucha resistencia eléctrica.
En la siguiente tabla de la fig.11 tenemos los valores para distintos diámetros de hilo de cobre. Los valores que nos interesan son:
- Grosor: Sección o diámetro del hilo
- Intensidad máxima admisible para ese grosor
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| Fig 11. Tabla de grosores de cable y la intensidad soportada |
En esta tabla vemos que los diámetros entre 3.6 mm y 4.1 mm nos permiten una intensidad media de 50 amperios aproximadamente, por lo que elegiremos esa sección. Si no encontramos cable de ese diámetro usaremos la inmediata superior, no la inferior.
NOTA: Si hubiésemos elegido la opción de hacer un primario para 24 voltios, pasará la mitad de intensidad (25 amp en lugar de 50), así que elegiríamos el diámetro de cable para esa intensidad, que resulta ser de unos 2,5 mm.
Después de visitar varios talleres y establecimientos donde se dedican a bobinar, el mayor diámetro de hilo que encuentro es de 2.2 mm de diámetro y aún me dicen que es el más grueso que tienen, que lo gastan muy poco, etc, es decir, lo he conseguido "por los pelos", por lo que es previsible que el diámetro 3.6 - 4.1 mm será harto difícil encontrarlo. Un diámetro de 2.2 mm puede estar bien para 15-20 amperios, pero para 50 amperios se queda decididamente corto.
Si este también es tu caso usaremos un truco: Es difícil encontrar cable de cobre esmaltado para bobinar de diámetro 3.5 mm (y no digamos ya de 4.1 mm), pero sí es bastante fácil conseguir cable tipo normal de bastante sección para instalaciones eléctricas, que también viene aislado si bien no con esmalte pero sí con camisa de plástico. De acuerdo en que este aislamiento abulta bastante más que el esmalte, pero a fin de cuentas tenemos que poner pocas vueltas de hilo (26 en mi caso), así que tampoco será para tanto. Este tipo de cable lo podemos conseguir en distribuidores de material eléctrico o comprarlo por metros directamente a un electricista en caso de que en la tienda nos obliguen a comprarlo en carretes grandes.
El cable que yo elegí tiene estas medidas:
Diámetro externo del cable, incluyendo camisa aislante: 5 mm
Diámetro externo del cable, sólo el cobre: 3.4 mm
Por estas latitudes a este cable lo denominan "cable del seis".
Con esto nos vamos al mínimo requerido para que circulen 50 amperios según la tabla anterior. Cuanto más grueso el cable mejor, pero también es mucho más difícil de bobinarlo, y más caro.
...Y asunto solucionado.
- 5.3.3. Determinar los metros de hilo necesarios para el primario
Ya vimos en 5.3.1 cuántas vueltas o espiras hemos de dar al primario, que resultaron ser 26. Para facilitar las cosas (ya veréis porqué) vamos a determinar cuántos metros de hilo son necesarios.
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| Fig 12. Midiendo con cinta flexible la longitud de una espira |
Medimos (con un metro flexible, fig 12) lo que mide una vuelta en el anillo del trafo. En mi caso da 19 cms. Como hay que dar 26 vueltas, la longitud total será de 26 * 19 = 494 cms. Lo pasamos a metros dividiendo por 100 = 4,94 metros. Conviene no quedarse corto y añadir medio metro más al resultado final anterior. Es mejor que nos sobre algo de cobre a que falte (tendríamos que repetir el bobinado). Además,hay que prever dejar al menos 7 cms de cable en cada extremo para que sirvan de conexión en el trafo.
Resumiendo: Unos 5,5 metros de cable para hacer el primario de 12V
- 5.3.4. Bobinado del primario
Según el siguiente dibujo de la figura 13 vemos dos tipos de bobinado, uno sencillo y uno con toma central. El que nosotros necesitamos es con toma central, pero de todos modos diré como hacer ambos bobinados, por si alguna vez necesitáis bobinar un devanado sencillo sin toma central.
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| Fig 13. Bobinado sencillo y bobinado con toma central |
a) SENCILLO, SIN TOMA CENTRAL:
Ponemos la longitud de hilo en la herramienta de bobinar y bobinamos, tal y como hicimos el devanado de prueba de 10 espiras. Quedarán dos terminales: El del inicio del bobinado y el del final. Esos serán los terminales de ese devanado. No tiene más complicación.
b) CON TOMA CENTRAL
Aquí es un poquito más laborioso.
En lugar de bobinar las 26 vueltas de cable, bobinaremos la mitad: 13 vueltas, pero con hilo doble. Es decir, cortamos el cable a bobinar en dos trozos iguales. Si la longitud era de 5,5 metros ahora tendremos dos trozos de 2,75 metros.
Unimos ambos trozos de cable (pero no eléctricamente, es decir, NO los soldamos, simplemente los ponemos juntos, en paralelo). Si es necesario pondremos un poco de cinta adhesiva o aislante cada palmo más o menos para mantenerlos juntos y que no se separen.
Ahora ponemos esos 2,75 metros en la herramienta de bobinar (o lo bobinamos sin esa herramienta ya que son pocas vueltas y el largo del cable es reducido). La verdad, la lanzadera la veo mas útil para bobinados de mas vueltas y con cable mas fino. Yo lo hice sin lanzadera.
Fijamos con cinta adhesiva un extremo del cable doble al núcleo del transformador dejando al menos 5 cms que servirán como terminales y comenzamos a bobinar las 13 vueltas. Hago hincapié en que las 13 vueltas son en mi caso. Si utilizas otro tamaño de núcleo tendrás números distintos aunque la diferencia será pequeña.
Una vez hecha la última vuelta fijamos con cinta adhesiva el extremo final del doble cable al núcleo, tal y como hicimos con el otro extremo inicial del cable. Cortamos el cable que pueda sobrar pero dejando también unos 5-7 cms para que sirva de terminal.
Ahora tenemos cuatro cables y no dos: Dos en el extremo donde iniciamos el bobinado, y otros dos en el extremo final del bobinado.
La toma central la vamos a crear uniendo eléctricamente un cable del extremo inicial con un cable del extremo final. Pero hay cuatro combinaciones posibles, ¿Valen las cuatro?
No.
Debemos elegir dos cables que, medidos con el polímetro nos den resistencia infinita. De las cuatro combinaciones posibles, dos son correctas (resistencia infinita) y dos son incorrectas (resistencia cero).
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| Fig 14. Elegir cualquiera de las 4 combinaciones que den INFINITO en ohmios |
Una vez hecho esto tendremos los tres terminales que debe tener ese devanado: El central y los dos extremos. Entre ambos extremos habrán 12 voltios y entre la toma central y cada uno de los extremos habrán 6 voltios.
Recuerdo que aunque estamos probando este transformador poniendo 220 voltios en su bobinado de 220 para obtener 12 voltios en el otro bobinado, el uso real de este transformador en el inversor será al revés:
Pondremos 12 voltios AC en el bobinado de 12 voltios para obtener 220 voltios en el bobinado de 220 voltios... o 125 voltios si ése es tu caso.
Los transformadores son reversibles y funcionan en ambos sentidos.
Por supuesto, siempre hablando de corriente alterna.
- 5.4. FINALIZACIÓN DEL TRAFO
Si no lo hemos hecho ya: Los extremos de los cinco cables que forman los dos bobinados los estañamos. A estos extremos no voy a añadirle conectores ya que, cuando pongamos este trafo en el inversor, es mejor que vayan soldados para minimizar las pérdidas.
Aplicamos la tensión de red que corresponda (220 ó 125 voltios) al bobinado de alta, y medimos la tensión obtenida en ambos extremos del bobinado de baja. Deberíamos obtener 12 voltios (Fig 15). Si cambiamos una de las puntas de prueba del polímetro y la ponemos en la toma central, la tensión debería ser la mitad: Unos 6 voltios.
No es necesaria la complicación de medir la intensidad máxima tal y como se muestra en el vídeo con el montaje de las doce lámparas halógenas (fig 16). Eso lo hice sólo para demostrar que la máxima intensidad será entregada si se le pide (Siempre y cuando hayas utilizado un hilo de al menos 3.4 mm de diámetro para hacer el devanado de doce voltios).
7. Sujeción del trafo
Semejante transformador que acabamos de fabricar debe tener algún sistema de sujeción.
Lo veremos en el siguiente vídeo, en donde fijaremos este trafo en la caja, pero adelanto que se fija con unos herrajes mostrados en la foto de la izquierda, fig. 17:
8. Ficha técnica resumen de este trafo
9. El vídeo
Si no lo hemos hecho ya: Los extremos de los cinco cables que forman los dos bobinados los estañamos. A estos extremos no voy a añadirle conectores ya que, cuando pongamos este trafo en el inversor, es mejor que vayan soldados para minimizar las pérdidas.
6. Prueba del trafo
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| Fig 15. Prueba (tensión) del transformador ya terminado, con resultado satisfactorio. |
No es necesaria la complicación de medir la intensidad máxima tal y como se muestra en el vídeo con el montaje de las doce lámparas halógenas (fig 16). Eso lo hice sólo para demostrar que la máxima intensidad será entregada si se le pide (Siempre y cuando hayas utilizado un hilo de al menos 3.4 mm de diámetro para hacer el devanado de doce voltios).
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| Fig 16. Montaje con 12 lámparas halógenas (600W) para comprobar que el trafo entrega 50 amperios (OK) |
7. Sujeción del trafo
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| Fig 17. Herrajes para sujetar el transformador toroidal |
Lo veremos en el siguiente vídeo, en donde fijaremos este trafo en la caja, pero adelanto que se fija con unos herrajes mostrados en la foto de la izquierda, fig. 17:
8. Ficha técnica resumen de este trafo
Recomiendo hacer una especie de ficha resumen con TODOS los parámetros de este trafo, y guardarla. Puede sernos muy útil en el futuro, y también nos ayudará mientras lo construimos, no conviene fiarse de la memoria, nos puede jugar una mala pasada. Os paso los parámetros que obtuve, los tuyos pueden diferir un poco si el tamaño del núcleo que eliges no es el mismo que el mío.
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| Fig 18. Tabla resumen con los valores de este transformador |
9. El vídeo