¿Como calculo la impedancia del bobinado primario de un toroide?

hola J.Carlos,esto mas o menos lo trate de averiguar,hace ya siglos,los libros como el "libro gordo de petete",ya sabes el radio handbook dice que debe tener una impedancia de 4 veces la de entrada a la frecuencia mas baja,personalmente por experiencia y pruebas me da impedancia de 8 veces a la frecuencia mas baja de trabajo,formula en si no la hay,es creertelo y calcular esta impedancia,por ejemplo en el FT240-43 par un balun o unun desde 1.8mhz a 30 el primario tendria una inductancia de 39.79 uH que son 6.1 vueltas,osea 6  vueltas.

aqui tienes el tema que trate,uno de los mejores del foro 😉 

UN-UN¿CUANTASVUELTAS? – – Técnico – Foro de URE

 

voy volando a leerlo. Gracias!

si con la pagina 1 ya tienes suficiente despues pasamos ya a medidas,son 14 paginas muy largo.un saludo

Leido... pero... Aunque muy ilustrativo e interesante, no responde a la pregunta fundamental. ¿Como calculo la impedancia del primario de un autotransformador? Es que intento huir del "ponlo asi que ya funciona bien", porque al final el propósito de la pregunta es aprender algo nuevo. Copiar sabemos todos. Buscando en el Rothammels Antenna Book veo que dicen que el modulo de Z es la raiz de la suma de los cuadrados de la resistencia y la reactancia... ¿Alguien puede resolver la duda?

no hay formula,esa formula que dices es para calcular la impedancia total en un sistema que el jx no es cero,si por ejemplo una antena da 70+j20,la impedancia total en ohmios seria la raiz cuadrada de 70al cuadrado mas 20 al cuadrado mas o menos ,pero esto no dice nada del bobinado primario en un transformador,a ver si hay alguien que tenga informacion ,pero en libros de antenas ,baluns etc no hay nada.un saludo

No puede haber formula específica sin tener en cuenta las características específicas del núcleo con relación a la frecuencia, flujo magnético, temperatura, ya que la inductancia por vuelta no es un valor fijo.

Bueno, a riesgo de que cachondeeis de mi (y con toda la razón, ojo) expongo aquí las conclusiones a las que he llegado. A buen seguro son simplistas y obvian cosas que son importantes. Os ruego un poco de indulgencia hacia mi persona, que no soy técnico y carezco de la base de conocimientos que teneis muchos, por lo que diré tonterias. Mi propósito es entender el porqué...

Todo esto empezó con "para hacer un 1:49 para una endfeed, se ponen 2 espiras en un toroide de material 43". Y yo me pregunté porque 2, porqué no 3 o 5 o 17. Empecé pensando que tenía que ver con la impedancia de la bobina y pregunté por aquí y no encontré respuesta. He estado leyendo y pensando y he llegado a una posible aproximación que os expongo para ver si es correcta (o no) y que me ilumineis.

En primer lugar consideremos que la reactancia inductiva del bobinado debería de tener como mínimo 4 veces el valor de la impedancia de la linea. Es decir que si nuestro equipo tiene 50 ohmios, la reactancia del bobinado al rango de frecuencias debería de ser 200 ohmios como mínimo. ¿Porqué? Porque si lo consideramos como dos resistencias en paralelo, el resultado de 50 y 200 ohmios nos dará 40 ohmios (o lo que es lo mismo, una ROE mínima de 1.3 aprox.).

Para conocer la reactancia inductiva usaremos la fórmula Rx=2 x PI x Frecuencia x Inductancia.

Para conocer la Inductancia ( y de paso la reactancia y nos ahorramos hacer tantos numeros) nos podemos ir a toroids.info y usar su calculador para (dependiendo de la frecuencia y del material del toroide) obtener los valores.

Por ejemplo, supongamos un FT-240-43 y 2 espiras de primario:

Y obtenemos el resultado:

4,30 uH y 189 ohmios a 7 Mhz. Un poco justo para los 200 ohmios deseados. Y a 28 Mhz obtenemos 756 ohmios. Si calculamos la resistencia paralelo de los 50 ohmios de origen y la reactancia inductiva encontrada nos da a 7 Mhz una resistencia de 39.53 ohmios (ROE esperada: 1,32) y a 28 Mhz 46.89 ohmios (ROE esperada: 1,11).

Si suponemos el caso de otro material distinto, por ejemplo 61, haríamos el cálculo del mismo modo. Como su AL es mucho menos, necesitaremos mas espiras que las dos indicadas. Usando toroids.info me sale que con 6 espiras a 7 Mhz obtenemos 270 ohmios ( a 28 Mhz 1076 ohmios) lo cual nos cuadra. Teniendo en cuenta que es un 1:49 y la relación de espiras en 7 (la raiz de 49), con 6 espiras de primario tendríamos que poner 42 espiras en el secundario.

Esto no es mas que una aproximación ya que no estoy considerando las capacidades parasitas de los bobinados y los toroides tampoco son exactamente iguales, con lo que ya habrá una desviación de origen, pero puede servir para empezar. También he obviado que la impedancia es un número complejo y por tanto el resultado no será nunca el descrito.

Llegado a este punto... ¿Voy por el buen camino o completamente errado? Soy consciente de la simplificación y de que obvio muchas cosas. Pero insisto: busco una forma de calcular, de no tener que creer a ciegas cuando alguien me dice las espiras de primario y cuando le preguntas la respuesta es que todos lo hacen asi. Si cualquier compañero del foro puede ampliar el tema e iluminarnos, yo soy el primero que espera aprender en el proceso.

No me enrollo mas. Podeis empezar a tirar tomates...

 

J.Carlos,podria ser una buena teoria y aceptable,nadie ha dicho el porque de eso,asi que ,porque no?,lo de las cuatro veces salio en el handbook pero no dice el que,asi que personalmente acepto tu teoria,la formula del 2pifl fue lo primero que hice ,como puse en el otro tema y no dio resultado ,con 4 veces funciono mejor ,pero experimentalmente fue 8 veces ,par toda hf de 1.8 a 30,es decir calcularlo para 400 ohms en la frecuencia mas baja,a partir de aqui como bien haces con toroids .info usas el toroide adecuado y que tengas para calcular las vueltas.

el balun que mencionas del 1:49 que corre por ahi pone dos espiras y lo dan para toda la hf,pero no consiguen buena adaptacion y hacen "trampas" poniendo el condensador,hay circuitos con 3 vueltas,asi que el poner mas o menos tambien influye que el secundario quepa o no,y las perdidas tambien influyen,asi que repito tu teoria podria ser buena ,ya que de momento no hay otra,un saludo

PD:no te tiro tomates ,que van muy caros

Te lo agradezco Francisco (lo de no tirarme tomates, jaja), pero la verdad es que me gustaría que alguien nos confirmara mas sobre esto. Que aquí hay gente muy formada y que seguro que pueden sacarnos de dudas...

Publicado por: EA3GRN

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Bueno, a riesgo de que cachondeeis de mi (y con toda la razón, ojo) expongo aquí las conclusiones a las que he llegado. A buen seguro son simplistas y obvian cosas que son importantes. Os ruego un poco de indulgencia hacia mi persona, que no soy técnico y carezco de la base de conocimientos que teneis muchos, por lo que diré tonterias. Mi propósito es entender el porqué...

Todo esto empezó con "para hacer un 1:49 para una endfeed, se ponen 2 espiras en un toroide de material 43". Y yo me pregunté porque 2, porqué no 3 o 5 o 17. Empecé pensando que tenía que ver con la impedancia de la bobina y pregunté por aquí y no encontré respuesta. He estado leyendo y pensando y he llegado a una posible aproximación que os expongo para ver si es correcta (o no) y que me ilumineis.

En primer lugar consideremos que la reactancia inductiva del bobinado debería de tener como mínimo 4 veces el valor de la impedancia de la linea. Es decir que si nuestro equipo tiene 50 ohmios, la reactancia del bobinado al rango de frecuencias debería de ser 200 ohmios como mínimo. ¿Porqué? Porque si lo consideramos como dos resistencias en paralelo, el resultado de 50 y 200 ohmios nos dará 40 ohmios (o lo que es lo mismo, una ROE mínima de 1.3 aprox.).

Para conocer la reactancia inductiva usaremos la fórmula Rx=2 x PI x Frecuencia x Inductancia.

Para conocer la Inductancia ( y de paso la reactancia y nos ahorramos hacer tantos numeros) nos podemos ir a toroids.info y usar su calculador para (dependiendo de la frecuencia y del material del toroide) obtener los valores.

Por ejemplo, supongamos un FT-240-43 y 2 espiras de primario:

-- el archivo adjunto no está disponible --

Y obtenemos el resultado:

-- el archivo adjunto no está disponible --

4,30 uH y 189 ohmios a 7 Mhz. Un poco justo para los 200 ohmios deseados. Y a 28 Mhz obtenemos 756 ohmios. Si calculamos la resistencia paralelo de los 50 ohmios de origen y la reactancia inductiva encontrada nos da a 7 Mhz una resistencia de 39.53 ohmios (ROE esperada: 1,32) y a 28 Mhz 46.89 ohmios (ROE esperada: 1,11).

Si suponemos el caso de otro material distinto, por ejemplo 61, haríamos el cálculo del mismo modo. Como su AL es mucho menos, necesitaremos mas espiras que las dos indicadas. Usando toroids.info me sale que con 6 espiras a 7 Mhz obtenemos 270 ohmios ( a 28 Mhz 1076 ohmios) lo cual nos cuadra. Teniendo en cuenta que es un 1:49 y la relación de espiras en 7 (la raiz de 49), con 6 espiras de primario tendríamos que poner 42 espiras en el secundario.

Esto no es mas que una aproximación ya que no estoy considerando las capacidades parasitas de los bobinados y los toroides tampoco son exactamente iguales, con lo que ya habrá una desviación de origen, pero puede servir para empezar. También he obviado que la impedancia es un número complejo y por tanto el resultado no será nunca el descrito.

Llegado a este punto... ¿Voy por el buen camino o completamente errado? Soy consciente de la simplificación y de que obvio muchas cosas. Pero insisto: busco una forma de calcular, de no tener que creer a ciegas cuando alguien me dice las espiras de primario y cuando le preguntas la respuesta es que todos lo hacen asi. Si cualquier compañero del foro puede ampliar el tema e iluminarnos, yo soy el primero que espera aprender en el proceso.

No me enrollo mas. Podeis empezar a tirar tomates...

 

Pués sí vas errado, has considerado el primario de forma independiente, la impedancia que va a ver el TX va a ir combinada con la carga del secundario.

En el caso de no conectar nada, o una impedancia demasiado elevada en el secundario tendría poco efecto en el primario, por lo que una impedancia baja se traduciría en una gran corriente y enormes pérdidas, es decir, calor.

El valor alto de impedancia es por protección.

Si hablásemos de monobandas sería más fácil de entender, dividimos la impedancia calculada de la antena por la del TX y obtenemos la relación de transformación, y luego buscamos la impedancia del primario aislado que puesta en paralelo con la de la antena ya transformada (50 Ohm) no nos descuadre mucho la adaptación.

 

Publicado por: EA2ET

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Si hablásemos de monobandas sería más fácil de entender, dividimos la impedancia calculada de la antena por la del TX y obtenemos la relación de transformación, y luego buscamos la impedancia del primario aislado que puesta en paralelo con la de la antena ya transformada (50 Ohm) no nos descuadre mucho la adaptación.

 

¿No es eso lo que he hecho? Porque no digo que la endfeed sea multibanda. Igual no me he sabido explicar y he hecho el camino al reves, pero leo tu parrafo y entiendo que eso es lo que estaba diciendo, ¿no?

Y si no estaba diciendo eso, entonces caemos de nuevo en la pregunta inicial.... ¿como se calcula la impedancia del primario?

 

 

EA2ET,Si hablásemos de monobandas sería más fácil de entender, dividimos la impedancia calculada de la antena por la del TX y obtenemos la relación de transformación, y luego buscamos la impedancia del primario aislado que puesta en paralelo con la de la antena ya transformada (50 Ohm) no nos descuadre mucho la adaptación.

Ahi esta la pregunta como calculas esa impedancia que no descuadre?

creo que la teoria de JCarlos puede ser bastante logica,lo que como todo tiene un limite ,esas 4 veces 0 8 veces son experimentales y que dan la mejor adaptacion en el margen de 1.8 a 30 si se pusieran 10 ,15,20 veces que pasa,esta comprobado que solo funcionara bien en la parte baja y tirando a OM ,no en toda el margen HF,asi que la teoria de JCarlos tiene ese limite,pero no esta mal en calcularla que ese paralelo de una desadaptacion minima como dice,

Sino seguimos igual,no dices como saberla o calcularla,esto es diferente de los de fuente de alimentacion que calculan Xvueltas por voltio.un saludo

Juan Carlos.

Pués tienes razón, es más o menos lo que decías, la lectura en la pantalla del móvil me ha jugado una mala pasada.

Resumiendo, hay que buscar una impedancia de compromiso para moderar las pérdidas en el rango de frecuencias a utilizar, y eso no soy capaz de calcularlo.

 

Snif... yo no quiero tener razon. ¡ Yo quiero saber como calcular esa impedancia !

En fin, seguimos dándole vueltas. A ver si alguien lo sabe y puede iluminarnos...

Al tratarse de un transformador se habla de relación de transformación y la impedancia que presente en un lado va a depender de la que haya conectada en el otro.
Por otra parte, la impedancia va ligada a la frecuencia por lo que una bobina o condensador (o lo que conectes) no va presentar la misma impedancia a una frecuencia que a otra. 
Otra cosa es que una (bobina) inductancia, o transformador, por las características de sus materiales, pueda trabajar en una banda de determinado ancho cumpliendo con unas características de transformación muy similares, sin saturarse y con un flujo magnético que permita reducir pérdidas, por ejemplo. 

Y ahora, para intentar contestar a la pregunta, la fórmula de cálculo de impedancia es:

 

impedancia (Z) = j • L (henrios de la bobina) • 2 • π (pi) • f (Hz)

 

y para calcular los henrios de tu bobina puedes mirarlo en este enlace: 

Cálculo inductancia toroide

Saludos. 

Gracias mil Arturo. Ahora a hacer números a ver si las cosas tienen coherencia. Al menos ahora tenemos una fórmula para darle vueltas.

Publicado por: EA7KE

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impedancia (Z) = j • L (henrios de la bobina) • 2 • π (pi) • f (Hz)

 

Esto... ¿que es "j" ?

 

Publicado por: EA7KE

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Al tratarse de un transformador se habla de relación de transformación y la impedancia que presente en un lado va a depender de la que haya conectada en el otro.
Por otra parte, la impedancia va ligada a la frecuencia por lo que una bobina o condensador (o lo que conectes) no va presentar la misma impedancia a una frecuencia que a otra. 
Otra cosa es que una (bobina) inductancia, o transformador, por las características de sus materiales, pueda trabajar en una banda de determinado ancho cumpliendo con unas características de transformación muy similares, sin saturarse y con un flujo magnético que permita reducir pérdidas, por ejemplo. 

Y ahora, para intentar contestar a la pregunta, la fórmula de cálculo de impedancia es:

 

impedancia (Z) = j • L (henrios de la bobina) • 2 • π (pi) • f (Hz)

 

y para calcular los henrios de tu bobina puedes mirarlo en este enlace: 

Cálculo inductancia toroide

Saludos. 

lo siento pero si lo calculas asi no funciona,si lees el enlace que pongo en mi primera respuesta es lo primero que hice con resultado negativo,luego leyendo libros se vio que era esas 4 veces ,pero los libros no explican de donde sale esas 4 veces,eso es lo que hay que descubrir ,el porque?4 , tu formula es correcta, pero en transformadores de rf  de banda ancha es multiplicado por 4 ,porque?.un saludo

 

JCarlos esa formula ya la pusiste tu mas arriba tambien