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tamaño del núcleo del transformador de baja frecuencia

He leído que para los transformadores que funcionan a bajas frecuencias se necesita un núcleo más grande. Intento calcular el tamaño del núcleo de un transformador monofásico que funciona a 2 Hz.

No tengo un ejemplo físico de un transformador, pero he hecho una simulación de un transformador usando Femm que me da un valor para el flujo en Telsa.

Agradecería que alguien comentara o corrigiera mi método para encontrar el tamaño ideal del núcleo del transformador. Pensé que esta fórmula para encontrar la tensión inducida en la bobina secundaria se aplicaría:

tensión inducida = 4,44fNAB

Dónde

  • f= frecuencia en Hz
  • N= número de espiras de la bobina secundaria
  • A= sección transversal del núcleo en metros
  • B= flujo en el núcleo en Tesla

Mi bobina primaria es de 0,5 mm de diámetro de alambre con 400 vueltas

  • Resistencia de la bobina P: 5,3695271 Ohmios
  • Corriente de la bobina P: 1,5 amperios
  • Tensión de la bobina P: 8,05429 voltios
  • Potencia de la bobina P: 12,08144 vatios

Me gustaría suponer por el momento que el transformador es un transformador "perfecto" sin pérdidas en el núcleo, sólo para facilitar mi comprensión por el momento. Mis preguntas

¿Es ésta la fórmula correcta?

y

Si la fórmula anterior me da un valor para la tensión inducida en la bobina secundaria que equivale a un valor de vatios inferior en la bobina secundaria que en la bobina primaria, ¿significa esto que el núcleo del transformador es demasiado pequeño para la frecuencia?

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ianb Puntos 659

He leído que para los transformadores que funcionan a bajas frecuencias, un núcleo más grande.

Correcto si se compara con un transformador que funciona a una frecuencia más alta pero con la misma tensión de línea. Esto se debe a problemas de saturación del núcleo. En general, a un transformador de 240 V CA 50 Hz que funcione a 5 Hz no se le deberían aplicar más de 24 V CA (por ejemplo).

Pensé que esta fórmula para findi bobina secundaria se aplicaría

La tensión inducida en el secundario está relacionada con la relación de vueltas entre primario y secundario con un par de salvedades: -

  1. Los componentes primarios de fuga (como la pérdida de cobre) no son lo suficientemente significativos como para "caer" mucho voltaje. Cualquier caída de tensión se traduce en una disminución de la tensión realmente aplicada a las espiras "útiles" del primario.
  2. El acoplamiento entre el primario y el secundario es cercano al 100%. La pérdida de acoplamiento implica una pérdida de tensión en el secundario y un aumento de los componentes de fuga en el secundario, lo que tiene un mayor efecto en condiciones de carga.

¿Es ésta la fórmula correcta?

No, hay que tener en cuenta la relación de vueltas y los demás puntos mencionados anteriormente.

Si la fórmula anterior me da un valor para la tensión inducida en el bobina secundaria que es igual a un menor valor de vatios en la bobina secundaria que en la bobina primaria, ¿significa esto que el núcleo del transformador es demasiado pequeño para la frecuencia?

También puede significar que las pérdidas de cobre son importantes. También puede significar que las pérdidas por corrientes de Foucault son importantes. Puede significar que el acoplamiento no es bueno y sí, también puede significar que el núcleo se está saturando.

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noname Puntos 8

La tecnología convencional de transformadores resulta poco práctica a medida que disminuye la frecuencia. No está claro si se trata de una cuestión práctica o simplemente teórica/especulativa. Tampoco está claro si se trata de una aplicación de SEÑAL o de POTENCIA. Si necesita aislamiento galvánico de una SEÑAL de 2 Hz, hay formas más eficientes y económicas de conseguirlo que los transformadores de núcleo de hierro tradicionales. Y si se trata de ALIMENTACIÓN a 2 Hz, puede ser más práctico rectificar la alimentación a CC, ya que 2 Hz es bastante difícil de manejar.

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ozmank Puntos 127

Los núcleos se dimensionan por capacidad VA y V/f es constante.

Puede que (desee) replantearse su solución y probar otra cosa como un transformador conmutado de clase D a 20 kHz.

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