FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE ALTA TENSIÓN (I)

Iniciaremos el "tour" de este montaje por la fuente de alimentación de AT. En principio, para una configuración típica, es válido cualquier transformador capaz de suministrar al menos una tensión de 6kV. eficaces (RMS), que es lo mínimo recomendable para cargar el condensador primario con un voltaje de pico de aprox. 8,5kV.  y que a su vez  suministre una cantidad de  corriente suficiente acorde con la capacidad de éste.

En la mayoría de los casos los transformadores más empleados son los de letreros de neón (NST), por tener limitación de corriente en caso de cortocircuito (no necesitan balastos limitadores) y ser compactos y manejables. Se pueden usar varios en serie para aumentar la tensión de salida, o en paralelo para aumentar su capacidad de corriente. Para poder realizar estas operaciones con éxito, las unidades deben de ser idénticas o muy similares en características técnicas. Se fabrican generalmente con rangos de tensiones de salida en torno a 6-15kV. y con corrientes de 30-150mA.

Transformador de letreros de neón.(NST)

Para el caso de bobinas muy potentes se emplean los transformadores de distribución local (pole pig), aunque son difíciles de conseguir y de alimentar si no se emplean balastos limitadores adecuados. Hay que conectarlos como elevadores (conexión inversa), puesto que su uso normal es reductor de tensión. Entregan unos 7-14kV. y suministran gran cantidad de corriente. No poseen limitación en corto como los NST, lo que deriva en un empleo obligatorio de balasto.
  

Transformador de distribución local.(Pole pig)

Otra solución muy empleada es la de los transformadores de los hornos de microondas (MOT). Son muy robustos y fáciles de conseguir, aunque para su empleo es necesario su conexión en paralelo-serie para tener una tensión lo suficientemente alta, puesto que cada unidad suele suministrar solo unos 2200V. aprox. y esta es una tensión muy baja respecto a los requerimientos del montaje. Tienen una relativa tolerancia a los cortocircuitos en su bobinado de alta, gracias a las pequeñas derivaciones magnéticas presentes en sus núcleos entre los devanados primario y secundario, esto les dota de un cierto margen de limitación. Según potencias entregan de media unos 400-700mA. 

Transformador de horno de microondas.(MOT)

Existen  soluciones alternativas a las anteriores, como por ejemplo la de construirse uno mismo un transformador a medida o encargar su elaboración en un taller de bobinados, también los transformadores de potencial (empleados en medida de altas tensiones en subestaciones o presentes en cierto instrumental), los transformadores de las fuentes de alimentacion de radares, los de emisores de radio a triodos...en principio cualquier transformador masivo presentes en fuentes de alimentación de alta tensión podría ser válido.

MI BATERIA DE 4 MOT

Construida con cuatro  transformadores de hornos de microondas, es una robusta fuente de alto voltaje. Proceden del reciclaje de estos electrodomésticos, son muy fáciles de conseguir  y en la mayoría de los casos sin coste alguno, como el mio en particular. Se han de seleccionar los cuatro más parecidos por características, lo más fácil para emparejarlos es viendo el tamaño de su núcleo, cuya sección está relaccionada directamente con su potencia. Los voltajes de salida a priori no nos deben de preocupar demasiado porque suelen variar poco. 

Es importante no incluir en la batería un transformador o muy grande (potente) o uno muy pequeño, porque la intensidad que circulará por los secundarios va estar limitada por el de menor potencia, sobrecargandose éste en condiciones de trabajo y pudiendo llegar a quemarse fácilmente.

Los que yo elegí son de un tamaño muy similar, incluso dos eran exactamente iguales. Este par es el que situé en el centro de la batería y de la unión de sus núcleos-chasis es de donde sale la conexión a tierra de seguridad.

Algunos de los MOT's empleados.

Como ya mencionamos, la tensión de salida en su secundario suele estar en torno a los 2100-2300V., con lo cual para uno con primario a 230V. tendremos una relacción de transformación de 1:10 aprox., esto quiere decir que en cada unidad, por cada voltio en el primario, tendremos diez en el secundario de alta. En otros paises como EE.UU. con tensiones a 120V. en el primario, la relacción de transformación sería casi el doble y la intensidad que circularía por su primario para una misma potencia sería aproximadamente también el doble. Esto genera muchos problemas a la hora de conectarlos, porque se genera mucho calor en ellos por las altas corrientes circulantes en sus primarios y las secciones de los cables deben de ser reforzadas. En estos casos lo que se hace es conectar por pares en serie los primarios, para poder alimentarlos a 230V.

La forma de conectarlos es muy sencilla, basta con poner los primarios en paralelo y los secundarios en serie, pero pensando que funcionan como pilas. Sabemos que las pilas entregan C.C. con  polaridad estable y que si las ponemos en serie se suman sus voltajes siempre y cuando respetemos su polaridad: + – + – ...La polaridad o mejor dicho "fase" en el caso de la C.A., depende del sentido de los arrollamientos de los bobinados de cada transformador y para que varíe la fase en su secundario, basta con invertir la conexión en su primario.

Como tenemos cuatro en serie al final deberíamos tener unos 8800-9200V. (9kV. aprox.). Unas consideraciones importantes a tener en cuenta son:

1. Desechar siempre el bobinado de alimentación de los filamentos del magnetrón. Suelen ser dos o tres espiras gruesas de cable aislado enrolladas sobre el secundario de alta, no es necesario retirarlas, basta con cortar sus extremos teniendo cuidado de no dañar el aislamiento del secundario.

2. Poner una toma central a tierra de protección. Esto se hace por seguridad y por tener "anclada" a tierra y que no "flote" todo el potencial libremente evitando así sobregargar el aislamiento de los transformadores, sobre todo el de los extremos de la batería, (recordemos que su aislamiento está diseñado para 2200V. en su secundario). Conseguimos con esto emular la conexión interna de un NST, con toma central a tierra (toma intermedia), teniendo unos 4500V.-0-4500V. y por tanto entre extremos unos 9kV.

3. Es importante soltar del núcleo-chasis el terminal conectado a éste del secundario de alta en los dos transformadores de los extremos (en el caso de tener esta configuración), puesto que se reduce el peligro de arcos eléctricos al núcleo por fallas en su aislamiento.

4. Es recomendable tener especial cuidado en la elección de los conductores, empleando secciones adecuadas a los consumos en cada primario y de un aislamiento superior para unir los secundarios.

Esquema básico de conexión paralelo-serie.

Una buena forma de fasarlos correctamente es empleando un pequeño transformador (no electrónico) de unos 6-12V. de salida, concretamente yo me he valido de uno  con primario a 230V. y secundario a 11,5V./4A. de los usados normalmente en las lámparas halógenas que funcionan a 12V. Con esta operación alimentamos los primarios de los MOT's a una baja tensión segura para poder hacer mediciones con un téster convencional sin riesgos.

  

Pequeño transformador empleado en el fasado de la batería.

El proceder es bien sencillo, primero conectamos los dos centrales de la batería, los primarios de 230V. en paralelo pero ahora alimentados a 11,5V. Sabemos que la relacción de transformación por cada unidad es de aprox. 1:10, si están bien fasados se suman las tensiones de sus secundarios con lo cual la nueva relacción es de 1:20, por lo tanto si esta correcta la conexión, el tester entre extremos libres de los dos secundarios debería dar una lectura de unos 230V., si no es así basta con invertir la conexión del primario de uno de los transformadores y comprobar. Luego añadimos los otros dos, los de los extremos, sin su conexión de secundario a núcleo y procedemos igual que antes. Al final la relacción total de transformación si está todo bien conectado es de 1:40, esto implica leer en el téster unos 460V. aprox. entre los extremos libres que quedan tras unir todos los secundarios, si no se llega a este voltaje invertimos en los primarios de los transformadores de los extremos hasta leer este valor.

Modo de fasar los transformadores.

       
 Los recipientes individuales son para sumergirlos en aceite dieléctrico.

Otra forma de ajustar la fuente de AT con seguridad es con un variac, poniendo su salida a un  voltaje bajo. Como no dispongo de uno, tuve que proceder de la forma antedicha. En cualquier caso es muy recomendable hacerse con un modelo de suficiente potencia para regular el nivel  de voltaje de entrada a la bateria de transformadores y así controlar mejor el poder de la bobina.

       

 

Autotransformador variable o "variac" de 5 KVA.