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Transformadores amplificadores de energía Empty Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por ciencia 9/2/2010, 06:30

A pedido de nuestro amigo munetaka abro este post para sintetizar el tema de los circuitos magnéticos amplificadores de energía, la idea es mostrar que simples bobinas en poco frecuentes configuraciones magnéticas con solo bobinas y núcleos magnéticos permiten amplificar la potencia de una fuente alterna llegándose al final a un transformador amplificador de potencia, un sistema totalmente eléctrico, sin resonancia u otras cosas más complejas.

Había empezado por esta configuración:

Transformadores amplificadores de energía Trafo1


Indicando que si la bobina II está abierta tenemos un flujo magnético por el primer toroide, y ningún flujo magnético por el segundo toroide, la clásica situación de un transformador en vacío con un voltaje inducido en la bobina II según la razón de vueltas, pero, si la bobina II se cortocircuita la fem inducida es cero y de acuerdo a la ley de Faraday tenemos:


V = N * dF /dt = 0

V la fem inducida, N el número de vueltas de la bobina II y F el flujo magnético total abrazado por dicha bobina, de la ecuación deducimos

F = 0 (Webers) = 0 (Tesla* mt2)

Si bien el flujo magnético es nulo, observaremos al armar el circuito magnético ése , que aparece un flujo magnético por el segundo toroide de la misma magnitud que el flujo en el primero, pero en dirección contraria dando como resultado dentro de la bobina II una suma cero de flujos, si bien la fem inducida en la bobina II es nula, pasa una corriente por ella capaz de producir calor en la misma y energía útil para ciertos fines, pero lo más destacable es que la corriente por la bobina I se mantiene igual como cuando la bobina II estaba abierta, vale decir, su inductancia se mantiene y no cambia, lo que quiere decir que la fuente alterna conectada a la bobina I no ve el consumo de energía de la bobina II

Lo más importante es que el cortocircuito hecho en la bobina II ha creado otro flujo magnético en el otro toroide y la energía magnética del sistema se ha duplicado, la forma de sacarla no es poner otra bobina en ese segundo toroide pues si se hace se desbalancea el equilibrio de flujos y ya la fuente alterna ve el otro consumo

Para no dejar en el misterio cómo ocupar esa energía creada veamos el siguiente esquema:

Transformadores amplificadores de energía Trafo3i

Vemos 3 bobinas y 4 toroides, nuevamente hay una bobina II en corto que abraza todos los toroides, la bobina I va conectada a la fuente alterna y la bobina III es por donde vamos a sacar la energía extra, pongamos los siguientes símbolos para los flujos magnéticos y consideremos todos los flujos en sentido horario, tenemos:

F1 : Flujo magnético en el toroide de la bobina I
F2 : Flujo magnético en el toroide de más arriba
F3 : Flujo magnético en el toroide del medio
F4 : Flujo magnético en el toroide de más abajo

El cortocircuito de la bobina II exige que el flujo magnético neto abrazado sea cero, y la condición es:

F1 - F2 - F3 - F4 = 0

..y el flujo que recibe la bobina III de salida es:

F2 + F3 + F4 = F1

Por lo tanto, por la bobina III sacamos el mismo flujo magnético que genera la bobina I para cualquier fin útil sin que la fuente alterna alimenta la bobina I lo vea, acá otra vez la energía se ha duplicado pues los otros 3 toroides suman el flujo total del primer toroide

Si se usan tubos en vez de toroides hay que cuidar el espesor de los mismos pues el flujo magnético es el que lleva la potencia

Ya pondré otras configuraciones en el que el flujo de salida se multiplica


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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por Munetaka 9/2/2010, 10:05

Ciencia:

Aqui las imagenes que prometi; sigo teniendo dudas, pero hasta que no pueda medir el amperaje de la primera bobina no podre confirmarme que confunciona. Eso si, genera mas calor de lo normal. En la primera bobina no se generaba calor y en la segunda si, aunque era bastante leve por ello todavia no puedo afirmar que me funcionara.

En el grafico represento lo que supuestamente el magnetismo hace, o afecta a cada bobina. En la primera figura va enlazado a la imagen del triple toroide enlazado que has puesto, que supongo es lo mismo, solo que añadiendo dos toroides mas y la bobina terciaria que dije anteriormente, pero igual tampoco funcionaria por que tambien se provocaria una anulacion parcial de la inductancia en la bobina terciaria.

Y la figura 2 pues lo que sucede con solo 2 bobinas, y dos toroides, a mi logica no veo la anulacion de la inductancia de la 2a bobina.

Seria bueno que esto funcionara ya que se podria genera mucho calor para un motor stirling y que este energice la fuente que tendria muchas espiras para provocar una alta inductancia y que frene la corriente. No es asi?

Transformadores amplificadores de energía Transformador%20toroidal

un saludo!
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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por Munetaka 9/2/2010, 10:07

Ciencia:

Una cosa mas para no causar confusion, cuando hablo de anulacion de la inductancia no es total sino parcial en todos los casos.
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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por atreyu 9/2/2010, 11:04

Hola gente os pongo una pagina que tiene ya su tiempo con videos para que mas o menos los que no tienen ni idea de como va todo esto de induccion magnetismo y demas intenten aclarar ideas, se ven muy pequeños los videos pero para la explicacion vale espero que os aclare algo a alguno.
Un saludo a todos y haber si aprovechamos algo de energia de algun sitio ,realmente estamos nadando en un mar de energia, lo unico k no sabemos canalizarla o transformarla en la que queremos o necesitamos ,tiempo al tiempo.

http://www.acienciasgalilei.com/videos/3electricidad-mag.htm

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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por ciencia 13/2/2010, 18:43

A pedido de proteus sigo con el tema adelante, ahora, con amplificación del flujo magnético

De los esquemas anteriores no es muy difícil deducir una configuración de toroides permita no solo tener un flujo magnético extra e independiente del resto, sino un flujo magnético magnificado, veamos ésta por ejemplo:

Transformadores amplificadores de energía Trafo7

Hay ahora 2 bobinas II en corto

Siguiendo la misma convención de los flujos de los 4 toroides anteriores tenemos:

F1 + F2 = 0

F1 + F4 = 0

Si la bobina secundaria III está abierta

F3 = 0

Pero si hay corriente y tiene carga conectada el flujo no será nulo, en condiciones de vacío el flujo total abrazado por la bobina III será

F2 + F3 + F4 = - 2* F1

Tenemos entonces el doble del flujo del primario, no solo duplicado sino independiente del primario y sin que la fuente alterna vea tal potencia amplificada de salida

El toroide central asociado al flujo F3 sirve de compensación para mantener el máximo del flujo bajo carga

...y ahora miremos esta otra:

Transformadores amplificadores de energía Trafo6

Ahora tenemos 3 bobinas II en corto

Como tenemos 5 toroides agregamos a la convención de flujos uno nuevo que llamaremos F5

Las ecuaciones quedan:

F1 + F2 = 0

F1 + F3 = 0

F1 + F4 = 0

F2 + F3 + F4 + F5 =0


...y el flujo total en el toroide de la bobina IV en vacío será:

F5 = -F2 - F3 - F4 = 3 * F1

Hemos ahora triplicado el flujo magnético y amplificado 3 veces la potencia de la bobina primaria en I y con un circuito de salida independiente de la fuente que jamás verá ese consumo

El lector podrá deducir por sí solo que si ponemos N toroides en corto con N bobinas tipo II y la bobina tipo III abrazando esos N toroides centrales junto al toroide de salida, en el circuito magnético central, la potencia de salida se amplificará N veces

Hasta este punto, la pregunta que puede surgir es , de dónde viene la potencia extra y la energía magnética extra, y ya vemos que es gracias a los cortocircuitos de bobinas en circuitos magnéticos independientes, pero, en el fondo lo que está sucediendo es que estamos capturando energía magnética que está por fuera de las bobinas comunes, usualmente para amplificar el campo magnético de una bobina se pone por dentro de ésta un núcleo magnético, pero, si en vez de ponerlo por dentro, lo hacemos por fuera, la situación es completamente diferente a lo que se enseña en los cursos comunes y se puede deducir esto mismo hemos expuesto acá en forma general y consistente

La idea de lo que he expuesto acá es llegar al final a deducir el armado de un transformador que nos amplifique la potencia de entrada, pero no usando toroides, sino un núcleo tipo E o similar de los comunes usados en transformadores de frecuencia o industrial o de alta frecuencia cambiando solo la forma de conectar los bobinados y así entender bien la razón de tal amplificación, que si bien un transformador de rendimiento superior al 100% es algo a muchos le sugiere violaciones de leyes termodinámicas, en realidad no es así si se mira el contexto global de la energía extra desperdiciada y nunca usada en los transformadores comunes, y en motores es obvio lo mismo, podemos hacer un motor con este tipo de circuitos magnéticos nos va a entregar en su rotor una potencia muy superior a la consumida en el estator, lo mismo, para un generador.

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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por Munetaka 17/2/2010, 01:24

Ciencia:

La explicacion que di fue erronea amigo?
Es solo para confirmar. Quizas lo pruebe con un oscilador de continua(rele mecanico/magnetico) y con tubos, pero igual me gustaria estar seguro.

un saludo!

PD:

Por cierto, gracias por informarme sobre el metodo del pendulo, de los rusos, me fue muy util.

Quizas ponga una imagen de lo que tengo pensado, no como bomba de agua sino como generador.

un saludo!
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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por ciencia 17/2/2010, 10:43

Saludos Munetaka

La explicación antes habías dado te la comenté en su momento en otro post de acá, te recuerdo que decía que estabas cerca de lo real, solo, que no se podía sacar energía con solo 2 toroides y suponías que sí se podía

Podrías ver hacer algo con osciladores mecánicos o zumbadores de corriente continua, pero, lo mejor es usar una fuente con forma de onda lo más sinusoidal posible porque de lo contrario tienes armónicos y un mal factor de potencia y no mucha eficiencia en la generación de potencia de entrada al sistema, lo ideal es trabajar con la red directa con toroides de hierro de material adecuado que en transformadores de corriente industriales son normales de encontrar

El sistema del inventor ruso está pensado para mover algo pesado a baja frecuencia con movimientos basculantes, es ciertamente un motor inercial, solo que se ayuda de la gravedad para reforzar su potencia, se necesita un mecanismo mueva el péndulo medio giro, el sistema quedaría mucho mejor si el péndulo puede girar los 360 grados a alta rpm, generaría mucha fuerza inercial, pero necesitas un sistema permita transformar ese movimiento limitado en otro de giro completo como para mover un generador, ese movimiento basculante de esa barra está bien para una bomba, para un generador tiene que ser algo como el esquema de las 3 ruedas de giro descentrado como te puse antes, es mucho más eficiente, pero te puede salir un buen generador adaptando el sistema del ruso

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Mensaje por Munetaka 17/2/2010, 10:48

Ciencia:


Asi es, ya pense como adaptar esa maquina del ruso para que el movimiento lineal sea rotatorio, y 3 formas para alimentar el movimiento del pendulo, 2 por retroalimentacion y la otra por un sistema de movimiento continuo pendular por imanes.

bueno, se me hizo tarde, seguire mañana, un abrazo amigo!
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Mensaje por loboestepario 6/3/2010, 12:13

Hola a todos, soy nuevo en este foro.
Ciencia:
Te he seguido por varios foros y la verdad es que tienes muchos conocimientos, buenos fundamentos y se entiende bien lo que explicas.
Tengo ganas de experimentar con un pequeño amplificador de toroides de no mas de 12V, 50Hz de fuente primaria.
Podrías sugerirme un circuito con medidas de conductores, cantidad de vueltas en bobina y medidas de toroides?
Los toroides pueden ser arandelas de hierro común o deben ser de ferrita u otro material?
Si me puedes orientar, desde ya te lo agradezco.
Un saludo cordial

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Mensaje por ciencia 6/3/2010, 15:31

Hola lobo, bienvenido y gracias por tus elogios, en este lugar hay mucha gente con mucho talento en diferentes áreas y al final todos sumamos un equipo, mi aporte trata de orientarse en la parte de fundamentación, en saber lo que se hace y se puede esperar y dar la posibilidad a estos temas de no quedar en una pseudociencia sino que de forma transparente todos los interesados puedan comprobar las cosas y armarlas por sí mismos y comprobar las ecuaciones y leyes los sustentan

El tema de los toroides es netamente didáctico, sin duda se logra el efecto deseado y la amplificación de potencia, pero, se puede hacer todo con un transformador común solo rebobinandolo, vale decir, abres un transformador común y corriente y lo rebobinas de otra forma, acá si te das cuenta estamos reinventando el transformador para que no solo amplifique corriente o voltaje como los transformadores comunes sino haciendo algo único es amplificar la potencia de entrada, se puede trabajar ya sea en baja frecuencia industrial o alta frecuencia y recomiendo empezar por los toroides para que se entienda mejor el efecto

Para trabajar en 50 Hz necesitas toroides han de ser de hierro común y puedes usar los que normalmente se usan en transformadores de corriente de medida, arandelas de ferrita podrían usarse solo en alta frecuencia

El diseño de esto, vale decir, número de vueltas, calibre de alambres, etc depende de los toroides encuentres y sus características magnéticas, vale decir, te enfrentas a las mismas condiciones requiere el diseño de un transformador común y para ello es necesario conocer la curva de magnetización del material magnético de los toroides o por último saber el campo magnético máximo H satura el material, eso si no lo sabes lo puedes deducir por medidas indirectas, lo primero es conseguir los toroides, por acá te puedo ir guiando en las etapas


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Mensaje por EL MAGO 7/3/2010, 07:59

He leido con mucho interes el tema desde el principio y creo haber encontrado una posible solucion para hacerlo de manera que no haya que utilizar toroides, os dejo el dibujo por si acaso fuera de utilidad.

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Mensaje por ciencia 7/3/2010, 08:40

Hola Mago

No es necesario todo eso, ciertamente hay que tratar de que los núcleos toroidales no hagan contacto entre sí y las configuraciones pusiste hacen que el flujo magnético de las partes en etran en contacto queden como un solo sistema

No es necesario abrir las chapas de un transformador, normalmente en los transformadores comunes todo está bobinado en la pierna central de las dos E que se forman y la modificación se hace en la misma pierna central rebobinando todo, el primario por donde ingresa la potencia queda igual, son los secundarios los que hay que modificar rebobinandolo de otra forma el núcleo del transformador queda exactamente igual.

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Mensaje por loboestepario 7/3/2010, 09:10

Hola a todos
Ciencia:
Gracias por la respuesta.
Por aquí, buscando en internet se comercializan toroides para 50Hz, de polvo de hierro de tamaños, T65, T45, T35. ¿Me puedes explicar las diferencias?,¿Puede servir alguno?. Si es así pediré información sobre la magnetización y precios.
También estaba pensando, si es posible utilizar un pedazo de caño de hierro de, por ejemplo 50 mm de diámetro externo (o mas chico) y mas o menos 5 mm de espesor, cortado al ancho que sea. O alguna arandela de hierro grande, o varias unidas lateralmente entre sí. Esto lo puedo conseguir en mi zona.
Espero tu respuesta y alguna otra alternativa que se te ocurra.
Un saludo cordial.

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Mensaje por ciencia 7/3/2010, 15:50

Hola Lobo

las diferencias de tamaños tienen que ver básicamente con las potencias, son ideales esos de polvo de hierro porque tienen el material adecuado para reducir las pérdidas tradicionales por corrientes parásitas o por histéresis, su usas hierro tradicional de construcción u otro esas pérdidas van a bajar notablemente el rendimiento del sistema, piensa que un transformador de frecuencia industrial tiene rendimientos rondan por el 85% y están hechos con material magnético idóneo

Debes averiguar las potencias pueden manejar esos toroides y decidirte por alguno que no tenga que ser de mucha potencia si es solo para fines de pruebas, y si te pueden pasar los datos de magnetización mucho mejor

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Mensaje por loboestepario 8/3/2010, 02:00

Ciencia:
Voy a buscar información y después la comento.
Un saludo cordial

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Mensaje por loboestepario 10/3/2010, 07:56

Hola a todos
Ciencia:
No he tenido ninguna respuesta respecto a los toroides.
Deberíamos pensar en alguna otra alternativa.
¿Se te ocurre algo?
Quizá en mi zona es mas fácil conseguir un núcleo de tarnsformador usado.
¿Puedes explicar esa variante?
Un saludo cordial

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Mensaje por ciencia 10/3/2010, 15:57

Hola Lobo

Si el dato de los toroides buscas es la curva de magnetización esa la puedes deducir midiendo directamente, eso no es problema, también cuando se trata de conseguir algo es mejor tomar el teléfono, el email muchas empresas no lo toman en mucha prioridad

La idea es que armes el sistema con toroides para hacerlo más entendible y didáctico, si bien se puede hacer rebobinando un transformador común en su pierna central a muchos no le va a quedar muy claro el cambio de toroides al transformador común, desde el punto de vista de la claridad es mucho mejor

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Mensaje por loboestepario 11/3/2010, 07:19

Hola a todos.
Ciencia:
Me ofrecieron toroides de núcleo de chapa (recocida) enrollada y encintada y de bajas pérdidas (según me dijeron), que utilizan para transformadores de 50VA, 50Hz. No tienen las características magnéticas. Me van a dar la cotización por mail.
Telefónicamente otro proveedor me dijo que los toroides de polvo de hierro son para trabajar a alta frecuencia.
Un saludo cordial

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Mensaje por Matu 11/3/2010, 22:44

Hola Ciencia:
He podido conseguir 7 toroides de las fuentes alimentación de los ordenadores, son muy pequeños tienen 28 mm exterior 14 mm interior y 11 de grueso de ferrita color amarillo y blanco, las bobinas que puedo hacerles son muy pequeñas, pero si tu crees que me pueden servir aunque tienen bastante dificultad lo intentaré. He intentado con muy pocas vueltas el sistema de 5 toroides y si no lo entiendo mal para hacerlo en un núcleo de transformador en E podrían estar todas la bobinas en el pié central o bien la cuatro en cortocircuito en el central y las dos de entrada y salida cada una en el pié correspondiente exterior ¿es así?.

Saludos
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Mensaje por ciencia 12/3/2010, 09:17

Hola Lobo

50 VA es buena potencia para fines de pruebas potencia que se vaa multiplicar N veces según la cantidad de toroides uses en determinada configuración, las características magnéticas las podrás deducir tú mismo midiendo

Matu:

Los toroides de fuentes de PC o toroides de fuentes conmutadas de amplificadores de audio son muy buenos, solo que tienes que deducir la potencia máxima pueden transferir o sus cualidades de magnetización, es fácil hacerlo con toroides de frecuencia de la red de 50 Hz o 60 Hz porque se enchufan a la misma para tales mediciones, el toroide de ferrita o material de alta frecuencia requiere generes una sinusoidal de alta frecuencia, digamos 10 KHz, 20 KHz o 30 KHz y luego empieces a medir o trabajar con ellos, las señales cuadradas o de otro tipo implican potencia reactiva y bajar el rendimiento

En en núcleo tipo E todo se puede bobinar en la pierna central tanto los bobinados en corto como los de entrada-salida, por eso es más simple de verse todo desmenuzado con los toroides.

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Mensaje por loboestepario 16/3/2010, 09:14

Hola a todos
Ciencia:
Sigo buscando información sobre los toroides.

Un saludo cordial

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Mensaje por ciencia 16/3/2010, 11:29

Lobo

Si no encuentras la información, la puedes deducir.

Saludos afectuosos
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Mensaje por loboestepario 17/3/2010, 05:20

Hola a todos.
Ciencia:
He consultado por un toroide de la firma Cosmo Ferrite Ltd.
Es el CF195 T 5818, tiene alta permeabilidad inicial y puede trabajar a 50-60Hz. En el sitio web están las curvas características y el tamaño.
Lo puedo conseguir en mi zona.

Un saludo cordial

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Transformadores amplificadores de energía Empty Re: Transformadores amplificadores de energía

Mensaje por loboestepario 19/3/2010, 07:31

Hola a todos.
Ciencia:
Bueno al fin tengo los toroides. cinco en total de la firma Cosmo.

Un saludo cordial

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Mensaje por loboestepario 20/3/2010, 01:15

Hola a todos.
Ciencia:
Te agradecería que me orientaras, en los pasos que debo seguir, mediciones, etc., para continuar con el tema.
Un saludo cordial

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