Estoy interesado en comprender qué factores gobiernan el límite inferior del número de vueltas en la bobina secundaria de un transformador reductor.
Bien.
He leído que una bobina primaria con muy pocos giros inducirá un campo magnético muy débil en el núcleo,
Has recordado mal, o has leído mal.
Necesita al menos un número mínimo de giros en el primario para mantener el campo central por debajo de su máximo.
Los materiales del núcleo, hierro o ferrita, tienen un campo magnético máximo. Con el hierro, el límite tiende a ser la saturación, con la ferrita, el calentamiento de las pérdidas tiende a picar antes de la saturación. Los campos máximos suelen ser del orden de 1.5T para los transformadores de la red eléctrica y en el rango de 0.1T a 0.3T para ferrita, dependiendo de la frecuencia y el grado.
El núcleo tiene un área \ $ A \ $, y el material del núcleo tiene un campo máximo \ $ B_ {max} \ $. El transformador tiene una frecuencia de operación \ $ f \ $. Podemos calcular la tensión máxima inducida en un turno a través de la tasa máxima de cambio de flujo, que es \ $ V_ {max} = 2 \ pi f B_ {max} A \ $ para una entrada sinusoidal, con todos los términos en unidades SI . Esto nos da el pico de voltaje. Dividir por sqrt (2) para dar el voltaje RMS. Necesitamos suficientes giros para igualar nuestro voltaje de entrada.
Para dar un ejemplo, tengo un toroide de hierro con una sección transversal de 13x25mm, operando a 50Hz, y asumiré un \ $ B_ {max} \ $ de 1.5T.
\ $ V_ {max} = 2 \ pi \ veces 50 \ veces 0.013 \ veces 0.025 \ times1.5 = 0.153V \ $
El pico de 0.153V es aproximadamente 0.108V rms. A 240v, necesitaríamos 2222 giros en el primario, mínimo. Unos cuantos más no harían daño.
pero, ¿qué sucede si la bobina secundaria tiene un número muy bajo de vueltas?
entonces obtienes un voltaje secundario muy bajo producido.
Si la bobina secundaria usa un cable más corto, la resistencia es menor y, por lo tanto, el voltaje inducido en la bobina secundaria produce una corriente mayor, según la ley de Ohm.
bueno, sí, si acortaste el secundario. Pero no hacemos eso. La resistencia de la carga tiende a exceder la del devanado, por lo que es la carga la que determina la corriente.
Usted hace varias cosas para diseñar un transformador. Tenga en cuenta que un diseño completo podría ser mucho más detallado, pero esto le da un buen comienzo.
1) Comience con un núcleo lo suficientemente grande para su poder. Vaya a un catálogo de transformadores y busque un transformador con una potencia similar a la que desea utilizar. Reducir a la mitad su peso, el cobre es aproximadamente el mismo peso que el hierro. Comience con un núcleo de este peso.
2) Calcule el número mínimo de giros necesarios en el primario, como se muestra arriba
3) Calcule el número de giros necesarios en el secundario, para darle el voltaje de diseño, usando la misma cifra de voltios por turno.
4) Elija el grosor máximo del cable que llenará hasta la mitad la ventana de enrollamiento. El 50% es un buen factor de llenado, le irá bien para obtener un factor mejor.
5) Verifique que la densidad de corriente no exceda aproximadamente 3A / mm2 (una regla general válida para transformadores pequeños a medianos) a su potencia de carga.