República Bolivariana de Venezuela

Universidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José De Sucre”
Vicerrectorado Puerto Ordaz
Departamento de Ingeniería Electrónica
Asignatura: Fundamentos de Maquinas Eléctricas
Código: 55595

DISEÑO DE MÁQUINA DE SOLDAR CON BASE AL PRINCIPIO

BÁSICO DE UN TRANSFORMADOR

Autor:
Bach. Cabrera Jesús
C.I.V-29.906.948

Puerto Ordaz, Diciembre 2020

 INTRODUCCIÓN HIPÓTESIS DEL DISEÑO

El transformadores es un dispositivo El diseño presente se constituye en dos

que transfiere energía eléctrica de un datos principales:
circuito de corriente alterna a otro circuito,
ya sea aumentando o disminuyendo el  Una red eléctrica de: 220VCA
voltaje. Esto hace del transformador una
herramienta de gran utilidad en diversas  Un electrodo: E6013 (Diámetro:
aplicaciones, una de ellas es la máquina 6mm)
de soldar de tipo transformador, donde se
aprovecha la alta corriente inducida dada En primer lugar, como el corazón de
gracias a la relación de transformación de esta máquina de soldar radica en un
un transformador ideal y la energía en transformador, procedemos al cálculo de
forma de calor desprendida del electrodo sus parámetros:
para la fusión de materiales aptos para
soldaduras. Factor de potencia:

En el presente informe se expone bajo Considerando que el voltaje del arco

aspectos básicos la hipótesis del diseño de para máquina de soldar oscila entre 20 a
una máquina de soldar de arco eléctrico de 40V, y el voltaje del circuito abierto entre
tipo transformador con electrodo E6013, 40 a 65V. Se considerará entonces:
desarrollado de acuerdo a la perspectiva
básica del fenómeno electromagnético de V(arco)
F. P =
un núcleo ferroso con espiras laterales, V(circuito abierto)
transformador. Todo esto para escalar el 30V
F. P =
conocimiento a la aplicación de una 60V

maquina eléctrica funcional en la cual se

Resultado entre la potencia consumida
aprovecha la limitada resistividad del
y la potencia generada
conductor, el electrodo, y el conocido
F. P = 0.5
efecto Joule como síntesis fundamental del
funcionamiento respectivo a una máquina
de soldar.
Relación de transformación: Considerando el diseño del
Un transformador tiene un voltaje de entre transformador “casi ideal”, tenemos de
40𝑉 − 60𝑉. acuerdo a la relación de transformación:
Ep
𝛼=
E(transformador) e1 Np Is
= =
220V e2 Ns Ip
α=
50V Np Ip
Ns =
𝛂 = 𝟒. 𝟒 Is
Np ∙ 50A
Ns =
220A
Np ∙ 50A
Ns =
220A
𝑵𝒔 = 𝟎. 𝟐𝟐𝟕𝑵𝒑

Considerando el número de vueltas

primarios igual a 175 espiras, tenemos:
𝑵𝒔 ≅ 𝟑𝟗. 𝟕𝟐𝟓 ≈ 𝟒𝟎 𝒆𝒔𝒑𝒊𝒓𝒂𝒔
Potencia eléctrica:
Figura 1. “Intensidad recomendable según el
P = Vp ∙ Ip
tipo de electrodo”
Luego:
P = 220V ∙ 50A
P = 220V ∙ 50A
Como se trabaja para un electrodo E6013,
𝐏 = 𝟏𝟏𝟎𝟎𝟎𝐕𝐀 = 𝟏𝟏𝐤𝐕𝐀
consideraremos un amperaje de entre
250 − 350𝐴 para garantizar el
Sección neta y transversal del núcleo:
funcionamiento de la máquina de soldar,
por tanto se considera la corriente de la
Considerando un coeficiente de calidad
espira secundaria igual a 220 𝐴. Entonces:
estándar de 0.43:

Ipc Is
Ip = =
α α (𝑆. 𝑁)𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 = 0.43 ∙ √𝐾𝑉𝐴 ∗ 100
220A (𝑆. 𝑁)𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 = 0.43 ∙ √11 ∗ 100
Ip =
4.4
(𝑺. 𝑵)𝒏𝒖𝒄𝒍𝒆𝒐 = 𝟏𝟒. 𝟐𝟔𝟏𝟒𝒄𝒎𝟐
𝐈𝐩 = 𝟓𝟎𝐀
Si el factor de apilamiento es 1 tenemos: 5. 𝐈𝐒 = 𝟐𝟐𝟎𝐀
6. 𝐕𝐩 = 𝟐𝟐𝟎𝐕𝐀𝐂
(𝑺. 𝑻)𝒏𝒖𝒄𝒍𝒆𝒐 = (𝑺. 𝑵)𝒏𝒖𝒄𝒍𝒆𝒐 = 𝟏𝟒. 𝟐𝟔𝟏𝟒𝒄𝒎𝟐 𝐍𝐬 𝐕𝐩
7. 𝐕𝐬 = = 𝟒𝟎𝐕𝐀𝐂
𝐍𝐩

Considerando las dimensiones

Obtenido el transformador, y teniendo
siguientes de un núcleo ferromagnético:
entendido que en los extremos ‘A’ y ‘B’
(véase la figura 3) cambia la polaridad
debido al comportamiento alternativo de la
corriente inducida. Se procede a añadir un
rectificador de onda completa de puente de
diodos con filtro por condensador.

Figura 2. “Dimensiones del núcleo”

Por tanto, el transformador de la figura 3

Figura 4. “Rectificador de onda completa
cuenta con las siguientes características
con filtro por condensador”
principales:

Determinando valor de condensador:

Imax
C=
Vpp f
2Vmax
Vpp = 30% ∙ ( )
π
2 ∗ 40
Vpp = 0.3 ∙ ( )
Figura 3. “Transformador”
π
𝐕𝐩𝐩 = 𝟕. 𝟔𝟑𝟗𝐕
1. 𝐍𝐩 = 𝟏𝟔𝟓𝐯𝐮𝐞𝐥𝐭𝐚𝐬 Por tanto:
2. 𝐍𝐬 = 𝟑𝟎𝐯𝐮𝐞𝐥𝐭𝐚𝐬 50A
C=
3. 𝐏 = 𝟏𝟏𝐤𝐕𝐀 𝟕. 𝟔𝟑𝟗𝐕 ∗ 60Hz

4. 𝐈𝐩 = 𝟓𝟎𝐀 𝐶 = 0.109𝐹 = 109𝜇𝐹

Aproximándolo a un valor comercial de El efecto Joule, expone que una alta
110uF. intensidad de corriente por un conductor de
limitada conductividad eléctrica implica un

PLANO FÍSICO DEL DISEÑO: desprendimiento de calor, fundiendo el

electrodo a tal grado de permitir la fusión
de los materiales a soldar.

Cabe destacar el uso del rectificador

para mantener fijo los polos donde fluye la
corriente inducida y así designar las
salidas tanto para la punta del
portaelectrodo como para la pinza de
tierra.
Figura 5. “Plano circuital del soldador tipo
transformador”

EXPLICACIÓN DEL DISEÑO

El diseño de la máquina de soldar de

arco eléctrico mostrado en la figura 5,
funciona de tal manera que, como la
relación de transformación lo designa,
mientras más espiras primarias en el
núcleo , y/o a su vez menos espiras
segundarias en el mismo, esta última
manifiesta un aumento importante en la
intensidad de corriente que se le induce,
tanto así que el electrodo propuesto para
este diseño, electrodo E6013, posee una
limitada resistividad ante esta corriente de
220𝐴 como corresponde con este diseño,
aprovechando así, el efecto Joule.