MODIFICACIONES DE UN TRANSFORMADOR
Introducción.
Los transformadores son estrictamente necesarios en todos los montajes
electrónicos, salvo que usen baterías, y no es muy habitual
en audio. Sirven para adaptar el voltaje, para limitar la potencia y
para aislar los circuitos de la red eléctrica.
Un transformador consta de un núcleo magnético
y de dos ó más bobinados, que consisten en un hilo
conductor enrollado. Cada vuelta de hilo se denomina espira. Los
núcleos pueden tener materiales y formas variados, aunque
los más habituales en audio son los convecionales (derecha)
y los toroidales (derecha abajo).
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Para fuentes convencionales los materiales del núcleo
tienen como base el hierro porque es un material relativamente
barato y con una alta permeabilidad, la facultad de conducir el
flujo magnético al igual que el cobre tiene la facultad
de conducir la electricidad. Los bobinados a día de hoy
son de cobre, aunque en tiempos anteriores se usaron también
de aluminio.
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Funcionan transformado un voltaje variable en campo magnético
variable y volviendo a transformar ese campo magnético
variable en un voltaje variable, de mayor o menor valor (habitualmente
menor).
Producen aislamiento porque los cables de entrada (primario)
no entran en contacto en ningún momento con los de salida
(secundario), la potencia se transmite por el núcleo y
en ningún momento los electrones que circulan por el primario
llegan a circular por el secundario.
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Y producen limitación porque ese núcleo no puede albergar
a todos los campos magnéticos del mundo, tiene un límite
y a partir de ahí no se puede crear un campo mayor y que permanezca
dentro del núcleo. A este fenómeno que marca cuando las
partículas magnéticas completamente orientadas según
el campo se le denomina saturación. Si este campo está
limitado es lógico pensar que la potencia también lo estará.
Son sumamente necesarios pero como todo tiene sus problemas. El mayor
es sin duda el precio, suelen ser de las partes más caras de
una etapa, y casi siempre suponen una fracción importante del
coste total. El siguiente es el tamaño, que va en función
de la potencia. 50 VA suponen menos de un kilo, pero 1000 VA suponen
casi 10. Contra esto no se puede hacer gran cosa. Pero hay más
problemas contra los que sí se puede luchar más fácilmente,
y es el problema del ruido.
inicio
Ruido: qué y por qué.
Los transformadores crean dos tipos muy distintos de ruido: eléctrico
y mecánico.
El ruido es algo que no se puede separar del transformador, por bueno
que sea. Los hay muy buenos, normales y muy malos pero no existen los
transformadores perfectos. El ruido forma parte, aparte de la imperfección
derivada de que la realidad es finita, porque para que el campo magnético
del núcleo induzca tensiones se requiere que el campo y la tensión
que crea el campo sea variable, lo que se conoce como corriente alterna
(tensión y corriente van de la mano), porque si conectamos una
pila de 9V a la entrada de un transformador en la salida no tendremos
ningún voltaje.
El porque:
Los primeros experimentos datan de dos siglos atrás, cuando
se descubrió que una brújula se orientaba según
el campo magnético que creaba un imán o una corriente
(experimento de Oersted, 1820). Se preguntaron si ese campo magnético
podría crear corriente y sólo la perseverancia de
Michael Faraday le llevó a ver que en ciertos momentos si
que se producía tensión en la salida, y era cuando
se conectaban y desconectaban las baterías (Principio de
Inducción, 1831).
Esto supuso un gran cambio y de hecho ese simple experimento cambió
el mundo, porque hizo que la electricidad sirviese para algo más
que hacer dar espasmos a ranas muertas en las conferencias (Experimento
de Galvani, 1791), supuso una herramienta más para usarla.
Anteriormente su trabajo con su mentor, el químico Humphry
Davy, les llevó a descubrir la electrólisis y permitió
a Davy aislar nuevos elementos químicos con este proceso.
En un plano más filosófico (por entonces los físicos
eran llamados "filósofos de la naturaleza"), el
descubrimiento de Faraday permitió unificar dos fuerzas conocidas
desde la antigüedad, el griego Tales descubrió que el
ámbar podía atraer objetos (fuerza eléctrica)
y que la magnetita también (fuerza mangética). Hasta
entonces sólo se había hecho un tímido avance
por parte de Charles Coulomb, había descubierto que estas
fuerzas seguían una misma ley frente a la distancia.
Y sobre todo, lo que junto al vapor cambió el mundo: suponía
una manera para crear electricidad. Hasta entonces la electricidad
se obtenía de pilas (Volta, 1800), que tienen el inconveniente
obvio de su peso, volumen, coste, vida útil... o frotando
materiales hasta conseguir electricidad estática (Botella
de Leyden, Van Musschenbroek, 1745), con inconvenientes más
obvios.
Si un campo magnético que variaba porque se variaba la tensión
que lo generaba, producía electricidad, también se
podía variar el campo moviendo el imán, y así
es, Michael Faraday, que años antes había inventado
el primer motor eléctrico (recordemos que fue muy importante
en plena revolución industrial) descubrió la manera
de transformar el movimiento en electricidad, lo que posteriormente
dio pie al generador eléctrico o dinamo (Werner Von Siemens,
1866).
Pero para transformar su voltaje es necesario que sea alterna,
hubo una pugna por parte de General Electric, fundada por Thomas
Alva Edison, propietarios de la patente de la corriente continua
y Siemens (patente de la corriente alterna) para decidir cual sería
usada extensivamente, ganó Siemens porque su método
de generar y transportar electricidad era más barato y eficiente.
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Esta herramienta que permite crearla y usarla, mediante campo magnético
variable tiene sus inconvenientes derivados de la necesidad de usar
corriente alterna.
Estas dificultades se basan en que la mayoría de los circuitos
funcionan con corriente continua, no alterna, y hay que rectificar
y filtrar. A la derecha, un rectificador de tensión.
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En el gráfico podemos ver el rectificado por pasos. Vemos
que la salida del transformador es una onda senoidal de amplitud
menor que 220V, 20Vp concretamente. El rectificador se encarga
de que la corriente sólo circule en un sentido, ahora la
tensión es únicamente positiva. Pero no es suficientemente
continua, para eso se usa un condensador, un almacén de
energía. El condensador se carga con los picos de corriente
que vemos y acumula energía para cederla de forma continua
entre ciclo y ciclo.
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Pero es más cómodo que una batería, que por otra
parte necesita recargarse desde alguna otra fuente de electricidad.
El ruido eléctrico, que habitualmente se conoce como hum,
se crea porque en la mayoría de las ocasiones el núcleo
no es perfecto, tiene pérdidas de campo magnético que
se radian al aire, y si en unas cuantas espiras de cobre se pueden generar
1000 VA también es lógico pensar que algún cablecito
pueda recoger parte de ese campo y convertirlo en tensión. Esa
tensión será un parásito allí donde caiga,
es una señal que no se desea usar, que no pertenece a las señales
del circuito. Por eso se llama ruido.
También se puede crear ruido mecánico, porque en el fondo
el principio por el que funcionan los trasformadores es el mismo por
el que funcionan los motores eléctricos y las dinamos. Las espiras
se mueven literalmente por las furezas electromagnéticas, y chocan
unas contra otras.
Si añadimos una peculiaridad de casi todas las electrónicas,
el rectificado y filtrado, se agrava el problema. Los condensadores
son almacenes de energía, absorben energía, la almacenan
y la ceden cuando se demanda. Pero se cargan en una pequeña fracción
de tiempo y para eso se debe conducir una gran corriente en un intervalo
de tiempo muy pequeño. En ese momento la potencia instantánea
es altísima, y es habitual que el núcleo se sature y que
la gran corriente mueva con más fuerza las espiras.
Esto es algo que sucede 50 veces cada segundo, y en aplicaciones de
audio puede crear (y crea) ruido acústico audible, tanto el que
genera el altavoz como el que emite el propio transformador.
Esto es un problema, porque disminuye las prestaciones del equipo.
Las señales que quedan por debajo de ese humbral de ruido no
se escuchan. Es equivalente a reducir las prestaciones del equipo: nº
de bits de la fuente digital, SNR de las etapas, resonancias en altavoces...
Lo que queda por debajo se pierde, y hay mucho. Alrededor de la música
hay infinidad de sonidos de fondo como el roce del arco con la cuerda
en el violín, la respiración del cantante, pasos en los
escenarios, el sonido de las copas en un club de jazz... por muy esotérico
que parezca con unos simples cascos se puede oir, pero en un equipo
cuesta bastante dinero/esfuerzo/tiempo obtener esa resolución
y cuesta muy poco perderla. Puede perderse con un simple ruido de fondo
y puede ser equivalente a varios miles de euros de equipo.
inicio
Ruidos: Cómo
Aunque en los altavoces se genere ruido hum, el transformador NO es
el causante en el 99,9% de las ocasiones. Es cierto que emite campo
magnético y que se puede inducir tensión en algún
cable, pero este ruido disminuye espectacularmente a medida que se aumenta
la distancia al transformador, concretamente es inversamente proporcional
al cubo de la distancia, por lo que la mayoría de las veces es
suficiente con alejar los circuitos del transformador.
Falsa alarma: Tierras.
Ese ruido que sale por los altavoces, en el 99,9% de las ocasiones
se genera por una mala conexión de las tierras. Hemos dicho
que en una fuente existen unos componentes llamados condensadores
que se cargan a base de picos de corriente.
Estos picos de corriente pueden causar, y de hecho causan tensiones
en los cables de tierra, símplemente por la ley de Ohm. Si
circula una corriente habrá un voltaje proporcional a la
resistencia del cable, que es muy baja pero no ínfima. Si
no se toman todas las referencias de tierras en un mismo punto,
las diferencias de tensión que crea el cable se sumarán
a la señal. Es el mismo fenómeno que la inducción
pero con un origen diferente.
Y existe un caso peor. Imaginemos que los cables de tierra forman
un camino cerrado, un lazo o bucle. Esto no es ni más ni
menos que una espira, y el transformador está lleno de ellas.
No sería casi necesario decir que en esa espira se pueden
inducir voltajes tal y como se inducen en el transformador.
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En caso de que se radie campo magnético fuera del núcleo,
se puede usar una pantalla que proteja a los demás circuitos.
Estas pantallas se hacen con material ferromagnético: Hierro,
acero, ferrita,... para que reconduzca el flujo magnético
emitido por el transformador y no salga del interior de la pantalla.
Recordamos lo dicho: los materiales ferromagnéticos tienen
la propiedad de conducir el flujo magnético de la misma
forma que el cobre conduce la electricidad.
En magnetismo existe un equivalente a la resistencia en electricidad:
la reluctancia, es la oposición de un núcleo a la
circulación de flujo magnético. Y tiene características
semejantes a la resistencia. Depende de una constante del material
y depende de sus dimensiones. Cuanto más área tenga,
menor reluctancia. Cuanto más ferromagnético sea
este material, menos reluctancia. Debemos tener en cuenta que
nunca se puede impedir al 100% la emisión de campo magnético,
pero si reducirla hasta extremos despreciables, entre miles y
millones de veces menor.
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La pantalla debe ser de hierro o acero y de un espesor considerable,
entre 1 y 5 mm, si no sus efectos son demasiado bajos y no se comporta
como una buena pantalla. Una opción muy eficaz y económica
en transformadores toroidales es usar ollas y cazuelas de hierro o acero
como pantalla. Compuebe que es ferromagnético acercando un imán
permanente, no todos los aceros lo son.
En transformadores toroidales es necesario tener en cuenta que
el tornillo en medio y una cápusla alrededor forma una
espira (derecha), por la que pueden circular corrientes, y cuando
circula corriente por una pantalla ésta pierde prestaciones.
La cocina de inducción funciona por este principio físico,
las corrientes de Foucault.
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Por esto es conveniente interrumpir el circuito eléctrico
en algún punto, bien usando un pasamuros para el tornillo
o bien aislando el una de las tapas (derecha). Se recomienda usar
sólo una de las dos técnicas, es conveniente que
la pantalla esté conectada a tierra y puede hacerse a través
del cahasis.
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El ruido mecánico no admite muchos paliativos. Se puede encerrar
dentro de una caja con arena, pero los transformadores son dispositivos
con una gran masa y es sumamente complicado de aislar acústicamente.
Incluso algo que parece tan simple como que no transmita vibraciones
a la caja y que quede bien anclado es complicado. Los transformadores
también se comportan como electroimanes y se les puede ver desplazarse
por el interior de la caja
Los transformadores convencionales llevan los bobinados barnizados
con un esmalte especial de poliuretano (habitualmente), aparte del esmaltado
que lleva el propio hilo de cobre, haciendo la función de un
pegamento para que las espiras se muevan menos. Pero los transformadores
toroidales no llevan.
Afortunadamente disponemos de resinas epoxy, que son dos líquidos
que al mezclarse solidifican con una extraordinaria dureza, rigidez,
resistencia a temperatura, a disolventes, ácidos, etc... Ellas
pueden impedir que las espiras se muevan.
Tenemos la combinación perfecta: una pantalla y un aglutinante,
lo ideal es usarlos en conjunto: usar la pantalla eléctrica como
recipiente y poner ahí el transformador, y luego rellenar con
resina epoxy.
inicio
Bobinados extra.
En circuitos de audio puede ser necesario trabajar con varias
tensiones de alimentación y no siempre se encuentran modelos
adecuados en el mercado. Usar dos transformadores es una solución
poco apetecible. Más peso, más volumen y mayor coste.
Aunque no lo hemos mencionado, en un transformador no tiene porqué
existir un sólo secundario, puede haber varios. También
sucede lo mismo con los primarios, aunque sólo se puede
usar uno en un momento concreto. También se puede operar
con los secundarios, se pueden poner en serie/paralelo y sumar/restar
sus voltajes o corrientes.
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Por ejemplo, una etapa de potencia, que se alimenta con una tensión
simétrica (positiva y negativa del mismo valor, +-35V),
pero los previos se alimentan con tensiones de entre 12 y 18 voltios
simétricos. Se puede reducir la tensión mayor, pero
es poco eficiente y puede ser más recomendable usar un
transformador con más salidas.
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En los reproductores de CD se requieren unas 5 tensiones de alimentación.
5V para la parte digital, +-5V para la parte analógica
del DAC y -+12V para la analógica posterior al DAC. Por
motivos que no vienen al caso conviene separar la alimentación
de la parte digital de la alimentación de la parte analógica,
pero nada impide que usemos cuatro salidas (si las hay) para obtener
las 4 tensiones que necesitamos.
A día de hoy resulta algo complicado conseguir transformadores
para aparatos de válvulas, y en general todo lo que sea
alto voltaje, pero también se puede añadir un devanado
que nos proporcione la tensión que necesitamos
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Con los transformadores toroidales tenemos la ventaja de poder hacer
nuevos bobinados con relativa facilidad. Con los convecionales no es
nada sencillo, hay que desmontar todo el núcleo, aunque el acto
de añadir espiras es muy sencillo. Tampoco es posible desmontarlos
en todas las ocasiones ya que el uso de barniz está cada día
más extendido y no se puede desmontar sin dañar el transformador.
Número de vueltas
Las vueltas que se necesitan se pueden calcular con fórmulas
pero en rarísimas ocasiones se dispone de los datos. Se podría
hacer en base a los estándares, pero cambian de un país
a otro, de un fabricante a otro, por la aplicación del transformador
(no es lo mismo uno para un cargador de teléfono que uno para
equipamiento médico), por lo que a parte del siguiente software
que nos dará cálculos orientativos en transformadores
convecionales, sólo puedo recomendar el método experimental
como algo suficiéntemente común a todos los lectores.
Este sencillo programa, propiedad de Silvio Klaic, es freeware
y sirve para calcular bobinados en transformadores convencionales. Léase
las advertencias y hágales caso. Si no sabe inglés pulse
aqui para ver la traducción. http://student.math.hr/~sklaic/electronics/
El método experimental se basa en dar 10 vueltas con un cable
alrededor del transformador y en medir la tensión que producen.
Luego haremos cuentas, n=10·(Vdeseado/Vconocido).
Recomiendo 10 vueltas porque es una cifra que da mediciones suficiéntemente
fiables, pero se puede hacer con cualquier número aproximado.
Las medias vueltas también cuentan.
Llegados a este punto definiremos la relación de transformación.
N es el cociente entre las espiras del primario y las espiras del secundario,
N=n1/n2. y se cumple que Vin=N·Vout. También sirve para
la corriente: Iin·N=Iout, y podemos comprobar que la potencia
es igual en el primario (Vin·Iin) que en el secundario (Vout·Iout).
Esto es porque las pérdidas magnéticas en los transformadores
son bajas, en torno al 7% y menos.
Asumimos que la potencia la marca el núcleo y que la potencia
que extraigamos de los devanados extra se debe restar a la potencia
total; la suma de las potencias extraibles a cada secundario debe ser
igual a la potencia nominal del transformador.
Sección del hilo
También es necesario señalar que la sección del
cable marca un límite en el amperaje que éste puede proporcionar,
porque si no se respeta el bobinado se quema. Se recomienda seguir la
siguiente tabla
Amperaje
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Diámetro
|
Sección
|
100mA
|
0.22mm
|
0.038 mm^2
|
200mA
|
0.31mm
|
0.075 mm^2
|
300mA
|
0.38mm
|
0.113 mm^2
|
400mA
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0.44mm
|
0,152 mm^2
|
500mA
|
0.49mm
|
0.188 mm^2
|
1000mA
|
0.70mm
|
0.384 mm^2
|
En general se puede usar la fórmula de 2.5 A / mm^2, es una
proporción más conservadora que el habitual 4A/mm^2. La
sección del hilo (S) es igual a S=pi·R^2, donde R (radio)
= diámetro/2, y pi es el número pi: 3.141592...
Existe un motivo para esta sobredimensión del cobre. Para empezar,
asumo que lo que se quiere hacer es una leve modificación sobre
un transformador existente, no un transformador completamente nuevo.
Por esto no se encarece demasiado. También sucede que el cobre
tiene una cierta resistencia, y esto marca dos parámetros: temperatura
y regulación.
Por supuesto no hay ningún problema en usar hilos más
gruesos de lo necesario siempre que no se alcance un tamaño o
un número de capas excesivo.
Temperatura
El hilo de cobre, aunque tenga una resistencia muy baja (es el 2º
metal mejor conductor), tiene algo de resistencia y se emplea una gran
longitud de hilo, no es descabellado usar 2000 espiras en un primario
y 200 en un secundario en trafos convencionales de alrededor de 15VA;
esta cifra se reduce a 1000 (primario) con 80 VA y a 400 (primario)
con 500 VA. En toroidales el número de espiras es menor.
Esta resistencia hace que se disipe una cierta cantidad de potencia
en forma de calor. Cuanto menos calor, mejor, así de simple.
El calor es enemigo del magnetismo y si funde el esmalte del hilo de
cobre puede causar la destrucción del transformador. Esto sucede
a unos 180ºC.
Regulación.
La regulación también es fruto de la resistencia de los
bobinados, aunque también tiene relación con las pérdidas
magnéticas en el núcleo. La regulación es un cociente
entre la tensión sin carga y la tensión a máxima
potencia, y cuanto menor sea la resistencia del devanado, menor será
la regulación, y más constante el voltaje frente a la
carga.
Regulación(%)=(voltaje sin carga/voltaje a máxima potencia)·100.
Cuanto mayor es la potencia del transformador, menor es la regulación,
porque menor resistencia tienen sus bobinados (son más cortos,
porque el núcleo es más grande y requiere menos espiras,
y más gruesos, porque se demanda más corriente). En un
transformador toroidal de 20 VA se pueden tener regulacones de en torno
al 20%, mientras que en 200VA baja al 9%.
Recordamos que una fuente perfecta de tensión tiene una resistencia
de salida idealmente cero. Esto en el mundo real no es posible pero
si puede ser muy baja.
Fase
En penúltimo lugar, pero no por ello deja de ser importante,
comentamos qué es la fase y qué son esos puntos
negros que se ven en algunos esquemas de transformadores.
Es un concepto semejante al de polaridad en corriente continua.
Una pila tiene un + y un -. Sabemos que la corriente va del +
al - . Pero en alterna, donde la corriente cambia de sentido 50
veces por segundo no tiene ninguna validez. Por eso se emplea
el concepto de "fase".
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En un transformador se marcan con unos puntos negros los terminales
de cada bobinado por los que entra o sale la corriente EN UN MISMO
INSTANTE.
Osea, que se garantiza que en un mismo instante las corrientes
entran por los puntos o bien salen por los puntos. Unas centésimas
de segundo después pueden estar entrando o saliendo, pero
harán todas lo mismo por el punto correspondiente.
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Para conectar los secundarios en serie es necesario saber qué
fase tiene cada conexión, es tan simple como que conectando
terminales con puntos a terminales sin puntos se suman los voltajes
y conectado de la otra manera se restan.
Cuando se conectan los secundarios en paralelo es todavía
más delicado, ya que se puede quemar el transformador si
no se hace bien: Los terminales con puntos deben ir conectados
a terminales con puntos. En la foto de la derecha se puede ver
un transformador quemado por este motivo.
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A nivel de ruido es importante pero esto es sólo para montajes
avanzados y de bajo ruido. Hay dos motivos para conocer la fase, el
primero y más importante es que la rectificación y carga
de condensadores genera ruidos en tierras. Es conveniente tratar de
compensar esas corrientes, si puede ser con una réplica exacta,
mejor. Esto lo daría el secundario contrario.
El segundo motivo es que la red de 220V lleva gran cantidad de ruido,
de hecho al mirar la corriente alterna en el osciloscopio parece más
una onda triangular que una senoidal, como debería ser. Si el
ruido es común a todos los aparatos no pasa nada, pero si algún
aparato recibe ruidos en la fase inversa a los demás en vez de
compensarse se suman, y esto puede afectar al nivel de ruido y ciertos
parámetros subjetivos del sonido derivados del enmascaramiento
que producen los fondos de ruido, como se ha comentado anteriormente.
Observaciones importantes.
Es muy necesario señalar que no todo se puede hacer así
a la ligera. Cuando se emplean voltajes altos puede ser necesario aislar
los bobinados porque el aislante que lleva el hilo esmaltado es muy
fino (para que ocupe menos espacio) y no resiste voltajes altos. Alto
lo consideraría más de 80V, y recuerde que de -30V a +30V
van 60 voltios de diferencia, no es que se usen 30 dos veces. Se puede
aislar un bobinado de otro con cinta de plástico, adhesiva o
no. Antiguamente se usaba papel encerado, con mayor aguante de temperatura.
Otro aspecto a destacar es que es fácil creer que la máquina
de devanar tendrá más fuerza que nosotros. La tiene, y
como no podremos dar una suficiente tensión a los hilos es muy
posible que hagan ruido. Contra esto tendremos que encapsular como único
remedio. Cuando encapsulamos la disipación del calor generado
dentro empeora, por lo que es posible que no se pueda usar a plena potencia.
También es MUY IMPORTANTE la seguridad. No intente hacer
bobinados extra si no sabe protegerse de los peligros de la electricidad
ni advertir posibles riesgos. No nos hacemos responsables de los daños
que pueda sufrir. Tampoco intente hacerlo si no tiene experiencia con
la electricidad. Este documento no es un manual de cómo
hacerlo, sólo pretende dar ideas a quien esté capacitado
para hacerlo.
inicio
Aislamiento galvánico
En un transformador existen multitud de espiras enrolladas alrededro
de un núcleo ferromagnético. Estas espiras estan recubiertas
de un esmalte aislante muy fino. En algún momento puede suceder
que la proximidad entre primario y secundario con un aislante ne medio
forme un condensador parásito (metal-aislante-metal), y que se
induzcan corrientes por el campo eléctrico, no por el mangético.
Este efecto no es deseable, tiene un valor bajo pero no siempre es
admisible. Para transformadores de señal, donde se requiere que
la señal sea lo más pura posible, puede ser estrictamente
necesario.
A la derecha se puede ver el esquema de un transformador de micrófono
con aislamiento galvánico. Junto al núcleo existe
una pantalla que conduzca la electricidad pero NO ferromagnética
para que no impida la inducción de tensión en el
secundario. Esto nos lleva a usar cobre o aluminio. Esta pantalla
se conecta a tierra y así las corrientes inducidas por
el campo eléctrico van a tierra y no de un bobinado a otro.
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También puede ser necesario evitar que flujos magnéticos
externos sean conducidos por el núcleo del transformador de señal
e induzcan ruidos en el secundario, por lo que también puede
ser necesario usar una pantalla magnética.
inicio
Proceso de modificación.
Recuerde: la electricidad puede matar.
No intente hacer nada si no sabe protegerse de los peligros de la electricidad
ni advertir posibles riesgos. No nos hacemos responsables de los daños
que pueda sufrir. Si no sabe exactamente lo que hace, no lo haga, no
sea tan estúpido de matarse. Cuando esté muerto no le
importará, pero a sus familiares y amigos si.
Este documento no es un manual de cómo hacerlo, sólo
pretende dar ideas a quien esté capacitado para hacerlo.
En este caso práctico se usó un transofmrador que
hacía demasiado ruido para usarlo en una etapa. Se trata
de un transformador toroidal en el que seguramente no se hizo
el bobinado con suficiente tensión. 330 VA y 18+18V. Su
esquema se muestra a la derecha, un primario y dos secundarios
de 18V.
Para la mayoría de mis aplicaciones en etapas uso tensiones
reguladas algo mayores que la de potencia, por lo que decidí
usar dos bobinados extra que me diesen un cierto margen sobre
la tensión de potencia.
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Primero se mide la tensión AC que se creaba con 10 espiras
de cable: en este caso, 3,7V, por lo que para dar los 15V que
necesitaba se usarían 40 vueltas. Estos bobinados estaban
pensados para dar 33V AC, pero como se va a demandar una corriente
baja, menor de 100mA, es más sencillo ponerlos en serie
con los bobinados originales y obtener 15+18=33V AC.
Símplemente se trata de conectar en serie los nuevos bobinados.
A la derecha se muestra el nuevo esquema.
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En este caso no era necesario hacer un aislamiento entre bobinados,
ni apantallamiento magnético ni aislamiento galvánico,
por lo que no hay fotos de estos procesos. Pero si las hay del
devanado y del enresinado.
Tras haber medido es necesario retirar el plástico protector
y todas las pegatinas que lleve. Si no, no entrará la resina
y seguirá haciendo ruido, epro será inaccesible.
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Lo más eficaz, si no se va a repetir en serie el proceso,
es hacerlo a mano, no se puede hacer con una máquina simple.
Se debe encontrar un carrete de hilo que pase fácilmente
por el agujero del transformador, esto evita que se líen
los hilos, que se hagan nudos y trabas que nos harán perder
la paciencia. Trabajar con incomodidad siempre es una semilla
para los errores.
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En transformadores pequeños puede ser necesario enrollar
el hilo de cobre en un bolígrafo para que pueda pasar por
el agujero.
También es complicado saber de antemano cuánta
longitud de hilo será necesaria, aunque se puede aproximar
midiendo la longitud del cable que fue necesaria para dar las
10 vueltas, y haciendo una proporción. Por esto no conviene
cortar el hilo antes de saber cuanto se necesita.
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Para empezar, es estrictamente necesario repartir de la manera
más uniforme posible las espiras a lo "largo"
del transformador. Si no se hace se reduce la inducción
de tensión y se obtienen voltajes menores de los deseados.
Este proceso de bobinar está sujeto a numerosas variaciones
por motivos complicados de controlar entre ellos la habilidad
manual del bobinador, por lo que es conveniente hacer una comprobación
de que lo que hacemos es correcto, símplemente midiendo
con el polímetro.
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Es muy conveniente marcar de alguna manera los nuevos devanados para
identificar su voltaje y distinguir sus fases.
El enresinado es un proceso sucio. Tenga cuidado de no manchar, cuando
la resina está líquida se puede limpiar con acetona pero
cuando está seca sólo podemos despegarla si ha caído
en un material no poroso y preferiblemente flexible. De las baldosas
esmaltadas se puede despegar cuando está seco, pero del cemento
y baldosas porosas, no. De la madera (tarima, parquet, etc..) se puede
despegar junto al barniz o la primera capa de madera.
Se debe usar un molde para que la contenga, pero este molde puede ser
reutilizable, es decir: molde y transformador se pueden despegar si
se puede despegar la resina del molde, y esto sólo depende del
material. La mejor opción es el plástico, concretamente
el polipropileno, tiene la propiedad de que hay muy pocos pegamentos
que peguen en él. Es un material sumamente común porque
es barato de fabricar y se eligió como sustituto del PVC en múltiples
aplicaciones porque era también barato pero no es cancerígeno
y no cría hongos. Resulta chocante que los cables y condensadores
con dieléctrico de polipropileno sean tan caros en comparacón
con PVC y poliéster. En casa tenemos bolsas, recipientes herméticos
para comida, utensilios de cocina y de limpieza, carpetas clasificadoras
para blocks de anillas, cinta de embalar... todo un catálogo.
En mi caso usé una bolsa de polipropileno, a la que di
una mejor forma con cinta de embalar. No es necesario que el centro
esté lleno, se desperdicia mucha resina y no es estrictamente
necesario. Se puede rellenar con corcho blanco, madera, más
plástico, pero el corcho blanco permite pasar el tornillo
a través de él.
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Los epóxicos constan de dos materiales: la pasta o resina y
el endurecedor. Son compuestos que por separado mantienen sus propiedades,
son fluídos o al menos moldeables y cuando se mezclan reaccionan
entre sí endureciendose. En este caso se usa resina. Se puede
adquirir en varios tamaños, no es especialmente barata pero se
puede optimizar la cantidad y en función de los resultados merece
la pena el desembolso. No se suele usar la misma cantidad de endurecedor,
depende del fabricante, del tipo... por eso es necesario leer las instrucciones
en el bote. Lo habitual es que se usen dos partes de resina por una
de endurecedor. Si los botes tienen el mismo tamaño, tenga mucho
cuidado de no confundir los tapes, porque ya no los podrá abrir
más.
La resina es suficiéntemente sólida en un día,
pero no alcanza su máxima dureza hasta el cuarto día,
en los anteriores se pueden hacer ajustes como limar, perforar. Si hay
que hacerlos, hágalos cuanto antes, es sumamente dura (aunque
no tanto como el acero de las herramientas) y cuando está completamente
seca es sumamente rígida, por lo que no se podrá taladrar.
Para hacerse una idea de la dureza y rigidez, con la resina sobrante
hice un mango para destornillador de llaves de vaso que tras varios
meses de uso no tiene el más mínimo signo de fractura,
aunque se ha caído numerosas veces, se ha usado para apretar
multitud de tuercas, entre ellas las de los transformadores toroidales.
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El resultado es excelente. Cuando se enciende una etapa, aún
con el soft start, suelen escucharse las espiras chocar. Ahora no se
oye ningún ruido incluso funcionando a media potencia.
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