Diseño e implementación de un transformador de potencia a alta frecuencia
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Date
2012
Authors
Evaluators
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Un problema que se presenta en los sistemas industriales es el desarrollo del transformador utilizado en las etapas de conmutación de alimentación, que cada vez ofrecen mejor rendimiento energético con un peso y un volumen cada vez menores. En los últimos 15 años el volumen de las fuentes se ha reducido en un factor de al menos 8, y la eficiencia promedio ha crecido alrededor de un 20%, para colocarse por encima del 90%; estos cambios se han debido, principalmente, al aumento de la frecuencia de conmutación, que ha sido posible gracias al reemplazo de los transistores BJT de potencia por MOSFETs o IGBTs, y al uso de materiales magnéticos, principalmente ferritas, de mejores características a altas frecuencias. Una de las estrategias propuestas para disminuir las dimensiones de estos elementos magnéticos consiste en elevar la frecuencia de operación. Sin embargo, esto ocasiona nuevos problemas en el diseño, ya que aparecen fenómenos que deben ser tomados en cuenta en el diseño, como el efecto piel, proximidad, dispersión en el entrehierro, etc. En este trabajo se describe el diseño y construcción de un transformador de potencia a alta frecuencia para suministrar las necesidades de tensión y corriente requeridas para un sistema industrial. El propósito del transformador de potencia en fuentes de alimentación conmutadas es transferir energía eficiente y de forma instantánea a partir de una fuente eléctrica externa a una carga externa. En el desarrollo de este trabajo se compararon varios materiales a utilizar, tipos de ferritas, formas de núcleos, tamaños, tipos de bobinados, las topologías conocidas de transformadores y convertidores para seleccionar la más apropiada que cumpliera con los objetivos planteados para el diseño e implementación.
Description
Keywords
Transformador, Alta frecuencia, Ferrita, Efecto piel, Devanado, Alambre litz