PROGRAMA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA INDUSTRIAL
ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
MONOGRAFÍA
TRANSFORMADOR DE 220V A 24V
Lissa Peñalva Villalobos
Angie Chacon Masco
Mauricio Apaza Puertas
IND 7 - 2
2012
“Los Alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”
_______________ _______________ _______________FIRMA FIRMA FIRMA
TRANSFORMADOR DE 220V A 24V
TRANSFORMER 220V TO 24V
AUTORES
Lissa Peñalva Villalobos
Angie Chacon Masco
Mauricio Apaza Puertas
RESUMEN
La presente monografía, tiene por objetivo la demostración de la elaboración de
un transformador casero, el cual varía desde un voltaje de entrada de 220V,
hasta un voltaje de 24V, dicho transformador es conectado a la corriente, para
luego encender 2 focos de 12V cada uno,
PALABRAS CLAVE: transformador, bobina, voltaje, corriente.
ABSTRACT
This monograph, is to show the development of a transformer home, which
ranges from an input voltage of 220V, up to 24V voltage, the transformer is
plugged in, then turn two 12V bulbs each one.
KEY WORDS: transformer, coil, voltage, current.
1. INTRODUCCIÒN
1.1.TRANSFORMADOR
Componente eléctrico que tiene la capacidad de cambiar el nivel del
voltaje y de la corriente, mediante dos bobinas enrolladas alrededor de un
núcleo o centro común. El núcleo está formado por una gran cantidad de
chapas o láminas de una aleación de Hierro y Silicio. Esta aleación
reduce las pérdidas por histéresis magnética (capacidad de mantener una
señal magnética después de ser retirado un campo magnético) y aumenta
la resistividad del Hierro.
1.1.1. Funcionamiento
El cambio de voltaje o corriente, entregado por el transformador es
inverso. Cuando el transformador aumenta el voltaje, la corriente
baja; y cuando el voltaje baja, la corriente sube. Esto nos lleva a
una ley: la energía que entrega un transformador, no puede ser
superior a la energía que entra en él. Aunque el devanado primario
y el secundario están aislados por cartón, papel parafinado o
plástico, el campo magnético que existe entre los dos devanados,
transmite la potencia del primario al secundario.
Existe una relación entre las vueltas del devanado primario y el
devanado secundario. Esta relación, determina el voltaje de salida
del transformador y son iguales, la relación entre las vueltas de los
devanados y los voltajes de entrada y salida.
Cuando el devanado primario es igual al devanado secundario, el
voltaje y la corriente de entrada, son iguales al voltaje y corriente
de salida. Estos transformadores sólo sirven para hacer un
aislamiento galvánico, es decir que podemos tocar la corriente de
salida sin ser electrocutados.
Al cambiar las vueltas de alambre del devanado secundario,
cambia el voltaje de salida del transformador. Ejemplo: si por cada
vuelta del devanado primario, damos tres vueltas en el secundario;
tendríamos, en el caso de aplicar una tensión de 10 voltios en la
entrada, en la salida serían 30 voltios. Y Cuando enrollamos una
vuelta de alambre en el secundario por cada tres vueltas del
primario; en el caso de aplicar una tensión a la entrada de 30
voltios, tendríamos a la salida 10 voltios.
1.2. USO Y APLICACIÒN DE LOS TRANSFORMADORES
La corriente eléctrica generada en las plantas de energía, debe ser
transportada hasta los hogares y empresas. Para ello es necesario
utilizar voltajes muy altos que superan los 25.000 voltios. Por tal razón se
usan transformadores cada tanto, para convertir los altos voltajes, en 115
voltios o 220 voltios, dependiendo del país. Los aparatos electrónicos de
hogares e industrias utilizan para su funcionamiento niveles de voltaje
diferentes al que entrega la red pública. Para que estos aparatos
funcionen requieren un transformador.
Esta monografía pretende de modo sencillo, enseñar a construir
transformadores de manera casera.
Para nuestro caso, como se pudo observar en la figura, fabricaremos un
transformador con una entrada de 220 voltios y dos salidas de 12 voltios
cada una de ellas, con la finalidad de prender dos focos con el mismo
voltaje.
2. DESARROLLO
2.1.Materiales
2.1.1. Alambre magneto de doble capa
El alambre de cobre multiusos está recubierto con una base de
Barniz Dieléctrico.
Este alambre es usado en la fabricación de generadores,
alternadores, bobinas, motores eléctricos, balastos, lámparas de
mercurio, transformadores de potencia, etc.
El alambre no debe estar ni pelado, ni quemado, ni partido, o a
punto de partirse.
Para nuestro transformador, usaremos alambre número 33, para
el devanado primario, y alambre número 22, para el devanado
secundario, hay que tener en cuenta que el alambre para el
devanado primario debe ser mucho más largo que el alambre
utilizado para el devanado secundario. Porque como se explicó
anteriormente, si se quiere disminuir el voltaje de salida, se debe
tener un número menor de espiras para el devanado secundario.
2.1.2. Formaletas
La Formaleta es un carrete cuadrado que se usa como soporte
para enrollar el alambre de cobre, necesario para el devanado
primario y secundario, con la finalidad de evitar que se disperse,
ayudando al buen encajamiento del alambre.
Al momento de fabricar un transformador se debe tener en cuenta
que la formaleta y las chapas están directamente ligadas, ya que el
ancho del centro de las chapas, debe tener el mismo ancho de la
formaleta, para que encaje perfectamente.
Las Formaletas se consiguen en plástico, cartón y fibra de vidrio
(para los transformadores de gran tamaño).
Para nuestro transformador usaremos una formaleta de 7/8.
2.1.3. Chapas de hierro silicio
Las chapas o láminas de hierro silicio o hierro dulce, vienen con
formas de letras (I) y (E) que intercaladas, forman el núcleo del
transformador. Este material es ideal para evitar las pérdidas por
Histéresis magnética y tienen la capacidad de imanarse y
desimanarse rápida y fácilmente.
Las chapas y las formaletas tienen una relación directa, existe
cada chapa, para cada formaleta.
Para nuestro transformador usaremos chapas y formaletas con un
tamaño de 7/8, debiendo tener los suficientes como para rellenar
las formaletas.
2.1.4. Papel parafinado
Cuando construimos un transformador, la energía se transmite del
devanado primario al secundario, a pesar de que estos, no se
tocan, pues si se llegaran a tocar, habría corto circuito.
El papel parafinado de calibre grueso, se usa para aislar los
devanados o rollos de alambre entre sí. Este papel, como su
nombre lo dice, tiene un baño de parafina, que lo hace flexible y
dúctil. Además lo aísla de la humedad y le da una resistencia al
calor, evitando que se cristalice.
En caso de no conseguir el papel parafinado, se puede usar papel
pergamino, mantequilla grueso o papel de pescado, aunque su
durabilidad no es la misma.
2.1.5 Canaleta
El transformador debe estar totalmente aislado y para ello es
necesaria una canaleta de 7/8, con la finalidad de proteger el
transformador.
2.2.Construcción
2.3.Preparando el alambre magneto
Los transformadores traen cables normales recubiertos de caucho a la
entrada y salida de corriente, y no se ve el alambre de cobre desde el
exterior, ya que en su interior hay uniones entre el alambre y los cables
de salida.
Recordemos que el alambre magneto trae un recubrimiento de barniz
dieléctrico que lo aísla de la electricidad y de la humedad. Por esta razón
es necesario pelar unos cinco milímetros de la punta antes de comenzar
a embobinar el devanado primario y de esta manera soldarle un trozo de
cable, que servirá como conexión con el exterior. Utilice lija o una cuchilla
para retirar el barniz y descubrir
el cobre número 33.
2.4.Soldando el cable con el alambre de cobre
Estañe el alambre magneto y el cable mellizo y luego suéldelos con el
cautín. Cerciórese de que la soldadura sea fuerte, halándolos con fuerza.
Si esto queda mal, puede soltarse al terminar el transformador y tendrá
que desarmarlo para volver a unir los cables. El cable encauchetado al
ser más dúctil que el magneto, nos permite manipular el transformador
sin riesgo de que se parta o se fisure. Si usted saca las conexiones
directamente en el alambre magneto, corre el riesgo de que se quiebre a
la salida del transformador y tendría que desarmar, soldar y volver a
cerrar el transformador.
2.5.Aislamiento
Es muy importante aislar la soldadura del cable con el alambre, ya que
de no ser así, puede presentar daños por corto circuito más adelante.
2.6.Asegurando el alambre de cobre
Antes de comenzar a enrollar el alambre, debemos asegurarlo, teniendo
en cuenta de dejar dentro de la formaleta, al menos un centímetro del
cable que va al exterior del transformador, para que al enrollar el cable,
éste, nos ayude a asegurarlo. Observe como el cable sale por una de las
ranuras de la formaleta. Utilice cinta de enmascarar para esta operación.
Es muy importante que el alambre magneto no salga, no asome a la parte
externa, el cable encauchetado debe ingresar a la formaleta, debe ser
bien soldado y bien aislado, para garantizar un buen inicio en su
bobinado.
Nota: La diferencia entre cable y alambre, es que el cable es un alambre
o varios filamentos de alambre de cobre, cubiertos con plástico o plástico
encauchetado, que es más dúctil. El alambre en este caso alambre
magneto, viene solo cubierto de Barniz Dieléctrico.
2.7.Enrollando el alambre
Enrolle el alambre para el devanado primario, de abajo hacia arriba, de
izquierda a derecha, apretando muy bien y teniendo cuidado de no
montar una vuelta sobre otra y de no dejar espacios entre las vueltas de
alambre. Esto se hace de manera ordenada y pulcra, para que quepan
todas las vueltas necesarias. Cuando se hace un enrollamiento
desordenado, el alambre ocupa más espacio y al momento de colocar las
chapas no entran, por tanto se verá obligado a golpear el alambre con un
martillo, interponiendo un tronco plano de madera, para no correr el
riesgo de pelarlo, estropeando el barniz aislante del alambre, causando
cortos circuitos.
Para nuestro transformador serán necesarias 1470 vueltas para el
devanado primario.
2.8.Devanado primario terminado
Para este caso, que es un transformador para una entrada de la red
pública es de 220 voltios entonces, se deberá enrollar 1470 vueltas de
alambre calibre 33 en el devanado primario.
Para terminar, se retira de la punta del alambre el barniz dieléctrico y se
suelda un cable, recubriéndolo con cinta aislante y se engancha en la
otra ranura de salida de la formaleta.
2.9.Aislando el devanado primario con papel parafinado
El devanado primario y el secundario están aislados entre sí, por papel
parafinado o cartón. El campo magnético que se genera entre los dos
devanados, transfiere la corriente del primario, al secundario, debido al
efecto producido por el acoplamiento inductivo del flujo, es decir, debido
a la inductancia mutua. Si por alguna razón no están aislados los dos
devanados, el transformador entrará en corto y no funcionará. En la foto
se aprecia la colocación del papel parafinado, el cual se ajusta con cinta
y luego se recubre con más cinta. Cerciórese de que no existan espacios
por los que se puedan tocar el devanado primario con el secundario.
2.10. Asegurando el devanado secundario
Para embobinar el devanado secundario, el procedimiento es similar al
del primario, sólo que se comienza por el otro lado de la formaleta para
que no queden todos los cables del mismo lado y así no confundirlos a la
hora de conectarlo. En este caso usaremos un alambre calibre 22, ya
que necesitamos que el transformador nos entregue buena corriente
(amperios).
Lo primero es añadir un pedazo de cable; preferiblemente de un color
diferente al usado en al devanado primario, soldándolo al alambre.
Recuerde pelar bien la punta del alambre de cobre para retirar el barniz
dieléctrico antes de soldar. Aísle la unión con espagueti.
2.11. Sacando al TAP central o punto centro del transformador
Ya que el transformador que hemos construido, entrega un voltaje de 24 voltios con TAP
central, repartidos en 12 voltios y 12 voltios, en el devanado secundario, es necesario, al
momento de embobinar, detenerse a la mitad de las vueltas para soldar un cable de salida
que hará las veces de punto centro o TAP central.
El número de vueltas por voltio es de 6.67. Esto quiere decir que 24 x 6.67 = 160
vueltas, divididas por dos, nos da un resultado de 80 vueltas, para conectar al punto
centro. Al momento de soldar el TAP central o punto centro, recuerde lijar sólo un
fragmento del alambre, para que haya adherencia de la soldadura. Aísle bien la soldadura
con cinta de aislante y continúe con las otras 80 vueltas.
2.12. Terminado el devanado secundario
Después de dar las 80 vueltas restantes, se procede a soldar un cable en la punta final, de
la misma manera que las veces anteriores, pelando el alambre, soldando y aislando con
cinta, hasta este momento tenemos el devanado secundario con TAP central. Cubra bien
el devanado secundario, cerciorándose de que no queden puntos descubiertos.
2.13. Cubriendo el alambre con cartulina
Para proteger el alambre y dar un buen acabado, se cubre el bobinado con una tira de
cartulina recubierta con papel adhesivo, que para este caso utilizamos papel pescado.
Después se saca los alambres y se suelda bien con estaño y se aísla con cinta.
2.14. Cubriendo los cables con cartulina
Una vez aislados los cables se procede a forrar todo el contorno con papel de pescado.
2.15. Colocación de chapas de hierro
Una vez cubiertos los cables con el papel pescado, se procede a llenar el cuadrado de la
formaleta con las chapas de hierro “E” e “I”, la chapa de hierro “E” se coloca primero y
de forma entrecruzada y casi en el medio se pone un doble para el ajuste, debiendo estar
muy bien presionadas, una vez que ya no entren más se procede a rellanar los espacios
con las chapas “I”, debiendo quedar lo más apretado posible para evitar vibraciones, nos
podemos ayudar con un martillo para hacer que entren todas las chapas “I” que se pueda.
Estas chapas de hierro tienen la función de cerrar el campo magnético que crean.
2.16. Colocación de la Canaleta
Finalmente se procede a colocar la canaleta para que cubra y tenga totalmente aislado el
transformador.
2.17. Colocación de Focos
Una vez terminado el transformador, se le adhiere cable de cobre en las terminales de 12
voltios, para que los focos no estén muy pegados al transformador y no se vea mal.
Además a la entrada de 220 voltios se le adhiere un enchufe.
3. CONCLUSIONES
En nuestro trabajo demostramos lo simple que es hacer un transformador,
claro que hay un poco de dificultad en conseguir las piezas, ya que
normalmente se compran al por mayor, pero con esto aprendemos el
funcionamiento de un transformador, lo importante del recubrimiento de las
uniones o conexiones, y la importancia que juega el núcleo y las chapas en el
proceso de transformar la energía de una corriente mayor, en este caso 220V
a 24 voltios.
4. REFERENCIAS
http://www.youtube.com/watch?v=De7xWTfXUgs
http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/13905799/Construye-tu-
transformador-casero.html
http://www.construyasuvideorockola.com/transformador_casero_01.php
http://www.buenastareas.com/ensayos/Transformador-Casero/3486329.html
http://www.buenastareas.com/ensayos/Transformador-Casero/2845412.html