Hola a todos. En este muy breve artículo vamos a ver como simular transformadores en nuestro simulador favorito, LTspice. 🙂

Sea el siguiente circuito que representa un transformador con una única salida en el secundario. Tiene una resistencia de 1000 ohmios de carga.

La tensión eficaz de entrada es de 230 voltios, pero LTspice utiliza tensiones de pico, así que multiplicaremos 230 por 1.41 (la raíz cuadrada de dos) y obtendremos 325.27 voltios.

Como veréis en el esquema no he redondeado esa cantidad. Lo hago para acordarme de que esa tensión es la de pico.

Simulación de un transformador.

Luego explicaré como se debe de hacer para poder simularlo (hay añadir una directiva). Las siguientes gráficas muestran la entrada y la salida de dicho transformador.

Haz click para ampliar

La tensión que obtenemos a la salida es la siguiente:

Esa es la tensión de pico. Si deseamos obtener el valor eficaz deberíamos dividir 37.42 entre 1.41 (raíz de dos). El resultado es de 26.46 voltios con la carga de 1k.

Si queremos saber las corrientes del primario y secundario, lo hacemos con la pinza amperimétrica de LTspice. Ponemos el cursor encima de LP hasta que aparezca dicha pinza. Véase la siguiente imagen:

Detalle de la pinza amperimétrica.

Obtendremos la siguiente medida en el primario:

Corriente eficaz en el primario.

Mientras que en el secundario:

Corriente eficaz en el secundario.

Estas ventanas nos muestran dos valores. Al ser corriente alterna, debemos fijarnos exclusivamente en el valor eficaz. Sería entonces 140.56 milis para el primario y 26.48 milis para el secundario.

La directiva que hemos usado en esta simulación en la siguiente: K LP LS 1

La letra K indica un acoplamiento magnético de bobinas. Si hay mas de uno se le pone un subíndice (ejemplo: K1, K2, etc). Luego se indican las dos bobinas acopladas y por último el coeficiente de acoplamiento de los dos devanados, que el máximo es de 1 (ideal) y se reduce dependiendo de la inductancia de fuga que haya. Puede ser de 0.9, 0.88, etc.

Por último os dejo con algo de teoría de la relación de tensiones, corrientes, espiras e inductancias de los transformadores.

\frac {Vp}{Vs} = \frac {Is}{Ip} = \frac {Np}{Ns} = \sqrt \frac {Lp}{Ls}

Donde el subíndice p significa primario, mientras que el s es el secundario. V es la tensión, I la corriente, N el número de espiras y L la inductancia.

Comprobémoslo. Calculemos el cociente de la relación de inductancias:

\sqrt \frac {Lp}{Ls} = \sqrt \frac {9}{0.120} = 8.66

Llamemos a este valor R (de relación). La tensión del secundario debería ser de:

Vs = \frac {Vp}{R} = \frac {325.27}{8.66} = 37.56 \ voltios

Medimos con LTspice el valor de salida y obtenemos lo siguiente:

Tensión en la salida del Transformador.

Vemos que la simulación coincide con la teoría CQD (como queríamos demostrar). 🙂

Este esquema viene bien si se quiere simular solamente el transformador, si bien tiene un problema: Y este es que está eléctricamente unido el primario con el secundario, lo cual podría ser bastante peligroso en un montaje real. Esto se suele hacer así para que la simulación no de problemas.

Hay una forma de hacer la simulación sin que prescindamos de visualizar determinadas trazas, haciendo uso de etiquetas y usando la tierra solo y exclusivamente donde iría en el circuito real. Eso lo veremos ahora.

Para simular una fuente de alimentación real con su correspondiente transformador y puente de diodos (en este ejemplo nos olvidaremos del filtro), el esquema podría ser el siguiente:

Simulación de una fuente de alimentación sin filtro.

A continuación se expone la gráfica de salida con las tensiones:

Haz click para ampliar

Como se puede apreciar, hay dos trazas no referenciadas a tierra, por eso se añade una traza que es la resta de dos etiquetas, que es lo que yo he hecho.

La traza de la tensión output esta referenciada a tierra (ver esquema) y esto de las etiquetas no es necesario.

Esto es todo por hoy. Ya se que me reprochareis que iba a hacer un artículo práctico, pero os prometo que el próximo artículo estará relacionado con el uso de un osciloscopio.

Digo esto por que hace poco he adquirido uno digital de hasta 100 MHz, con un manual bastante amplio y quiero hacer un artículo de como usarlo a la par de como yo lo voy aprendiendo a usar también.

Nada mas. Un cordial saludo. 🙂

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