Transformador toroidal | Technics 1200 1210

#1 por MAT7nueve el 14/02/2016
Pues como dice el título, os voy a intentar explicar cómo elegir e instalar un transformador toroidal en un giradiscos Technics SL 1200. En principio, ésto valdría para todos los modelos.

Aunque és un simple cambio de transformador, que para quien este introducido en el mundo de la electricidad/electrónica és lo más básico y sencillo del mundo, requiere de ciertos conocimientos.

Dicho esto: No me hago, en ningún caso, responsable de posibles averías o daños personales (léase electrocutaciones) por seguir y proceder con las instrucciones aquí descritas.

El caso es que uno de mis platos tiene el transformador tocado; el problema no és electrico, cuando le rota, hace ruído y vibra. Después de verificar el apriete de los tornillos y que el apantallado está bien fijado, lo más probable es que algunas láminas del núcleo hayan cogido holgura.

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Este ruido/vibración es molesto porque si es un vinilo de toda la vida, se asemeja al ruido de acople; si es un time-code se descalibra.

Así que recordando mis días de FP electricidad/electrónica, me puse a ello.
Podría haber cambiado el trafo por otro nuevo, pero quería poner uno toroidal.

¿Por qué? Las ventajas sobre uno convencional son evidentes:
-Ausencia (casi) total de vibraciones/ruido mecánico
-Campo mágnetico concentrado/menor campo de dispersión
-Mucho menos ruido electrónico
-Mejor disipación del calor/mayor rendimiento/menos watios perdidos.

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Ahora, ¿cómo elegimos el trafo correcto?
Aquí hay que saber que potencia y voltaje necesitamos.
Abriendo el plato, y mirando el trafo original no vamos a obtener mucha información, ya que sólo pone el número de pieza, al menos en el mío.

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Podeís recurrir a "San Google".Pero, si sois un poco curiosos os explico cómo obtener los datos.

Podemos obtener unos datos orientativos simplemente mirando la placa que acompaña al trafo, mirando los valores de los fusibles.

Tenemos el primario protegido por un fusible retardado (T) de 250mA (0.25A), y el secundario por un fusible retardado (T) de 1000mA (1A)
El amperaje del fusible del primario, 250mA, está preparado para la intensidad que tendríamos en caso de usarlo a 110V, a 220V, con uno de la mitad (T 125mA) ya nos valdría.

Este trafo en concreto, es de 2 devanados primarios (2 devanados: en paralelo 110V, en serie 220V), y 1 secundario; lo que nos interesa saber es la potencia del secundario, que es lo que determina la potencia del trafo en sí.

Si medimos el voltaje de salida, y lo multiplicamos por el valor del fusible, tendremos la potencia: 29,3V x 1A = 29.3W
Viendo el manual técnico de Technics, nos dice que el secundario entrega 30V:

Potencia= 30V x 1A = 30 Watios

Así que ya tenemos una idea de la potencia del trafo original.Para obtener datos más fiables, he hecho unas pocas medidas.
Mis enchufes entregan 228 Vac, y la salida del secundario me entrega 29,3 Vac en vacío.

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29,3 Vac es un valor digamos "promediado"; si volvemos al manual técnico, veremos que a la salida del rectificador (D1) tenemos un voltaje de 35,8 Vdc ¿Cómo es posible?

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Bien, con carga el voltaje del secundario baja unos 3,3 V; tenemos: 26 Vac.
Voltaje real = 26 Vac x raiz cuadrada de 2 = 26 x 1.4142 = 36,769 V
Ahora, el rectificador (D1) se "queda" unos 1,2V: 36,769 - 1,2 = 35,569 Vdc
Este valor se aproxima bastante al citado en el plano.

Decir, que ése es el voltaje para el circuito regulador; el voltaje principal del plato son 21V.
Es importante el margen de voltaje en el regulador, ya que al aumentar el consumo (intensidad), el voltaje disminuye. El circuito regulador lo que hace es compensar esto, y mantener los 21V lo más estable posible independientemente del consumo.

En el siguiente video, podeís ver como he medido las intensidades en el primario y secundario:



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Como veréis, el consumo máximo del secundario son 0,757A (757mA)
Potencia (W)= 26V x 0.757A = 19.68W
Redondeando, nos quedamos con que necesitaremos al menos un trafo capaz de dar a la salida un voltaje con carga de 26V (30V en vacío) y una potencia de 20W.

Mencionar también, que si miraís detrás del plato, se puede ver un dato de potencia de 16W.
Yo supongo que ese valor es la media entre los consumos máximos y minimos del primario y secundario.
-Primario:
P=228V x 0,127A (máx) = 28,956W
P=228V x 0.039A (min)= 8,892W
Si hacemos la media, tenemos: 18,924W
-Secundario:
P=26V x 0.757A (máx) = 19,682W
P=26V x 0.224 (min) = 5,824W
Media: 12,753W

- Media del primario + secundario: 15,838W

En los trafos toroidales, lo normal es que tengamos 2 devanados gemelos de salida.
Bien, estos devanados pueden usarse en serie ó paralelo:

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En ésta imagen, si unimos en el primario el gris con el violeta, sería una conexión en serie, y podríamos usar el trafo a 220 Vac; por otro lado, si unimos azul+violeta y gris-marrón (paralelo) podremos usarlo a 110 Vac. El consumo (intensidad) del primario será del doble en la conexión en paralelo.
En el caso del secundario:
Si unimos rojo con naranja, será una conexión en serie, obtenemos la suma de los voltajes de cada devanado y la intensidad es la suma de los 2 devanados partido por 2.
Si unimos negro+naranja y rojo+amarillo será conexión en paralelo, al contrario que en serie, obtenemos la suma de intensidad de los 2 devanados, y el voltaje es la suma de los 2 devanados partido por 2.

Ejemplo práctico:
Vais a la página de RS y veis éste trafo:

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Tensión nominal primaria: 115, 230. Nos indica que es de doble devanado primario.
Tensión nominal secundaria: 2x15v. Nos indica que es de doble devanado secundario.
Potencia nominal: 5VA , es igual a decir 5W, watios.
Corriente secundaria: La intensidad del secundario por salida.
Lo que hay que tener claro es que son 2 salidas de 15Vac 2.5W cada una.
-Entonces: 15Vac x 0,167mA = 2,505W x 2 = 5W = 5VA
-En paralelo: 1x15V 334mA (P=VxI = 15x0.334 = 5,01W)
-En serie: 1x30V 167mA (P=VxI = 30x0,167 = 5,01W)
-Independientes: 1x15V 167mA + 1x15 167mA (P=VxI = 15x0,167 + 15x0,167 = 5,01W)

Aclarado todo éste rollo, que la verdad, si no se tiene claro te llega a confundir bastante, teníamos un consumo máximo de unos 20W, 757 mA.
Con lo que diremos, "vale, pues me compro un trafo de 2x15Vac y 20VA, y listos". NO!
Hay que tener en cuenta la caída de tensión, y además las perdidas en el cobre del devanado, etc... algunos fabricantes ponen muchos datos de éstos en las fichas, otros no.

Estas son las especificaciones de un trafo económico de 30VA, 15VA por devanado.
Si nos fijamos en la tabla, en el 2x15V, podemos ver la intensidad por devanado, tensión con carga, sin carga, etc.. La buena noticia, es que los voltajes de salida son más estables, con lo que haremos trabajar menos el circuíto regulador de voltaje.
Otros datos que nos interesan bastante, son las pérdidas:
-Por el núcleo se pierden 3,5 W
-Y por el cobre otros 7W
-Con lo que la pérdida total serían 10,5W; Potencia efectiva: 19,5W, no nos vale.

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Aquí vemos otro trafo, de gama media, pero igualmente de 30VA
Pero, si os fijaís en la perdidas, ya no estamos hablando de un 10%, que es muchísimo, sino de
7W redondeando. Estamos hablando de una potencia efectiva de 23VA (W)
En el peor de los casos, estamos hablando de una eficiencia del 75% aproximadamente. Trasladado a la intesidad de salida, tendríamos unos 0,75A (750mA) ¿Un poco justo no?

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Visto lo visto, y ya para asegurar el tiro, he optado por uno de la casa Block de 2x15V 40VA (1,33A a 30V nominal) con una eficiencia del 82%, ya que el espacio lo permitía, y el precio no subía mucho más respecto a uno de 30VA.
Como antes, si tenemos en el peor de los casos una eficiencia del 80% aproximadamente, tendremos una intensidad de salida de 1,064A, de sobra.
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#2 por MAT7nueve el 14/02/2016
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Ya para acabar, y sólo por curiosidad, he forzado el trafo original a ver que és capaz de dar.
Con 28,7 ohmios de carga, baja el voltaje a 23,7V y nos dá 842mA

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Con 22,2 ohmios de carga, baja el voltaje a 22,3V, y dá 1024mA

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El trafo original está muy, muy ajustado de potencia. Si no me equivoco, el diseño/especificaciones del trafo del MK2, és de 1979; como digo, bien hecho está, pero va muy justo. Decir a su favor que claro, el plato estaba diseñado para poner un disco a sonar y listo; no para lidiar con la demanda de potencia que implica frenarlo, empujarlo e incluso pararlo cuando estamos buscando hacia atrás el cue.

Deciros, que aunque el transformador que vamos a instalar es más potente / estable, no quiere decir que vayamos a tener más par en el motor. Lo que si vamos a conseguir, es que el circuito de regulación trabaje menos, que el propio trafo se caliente menos, la reacciones del plato se agilizarán un poco más, mejor recuperación después de frenarlo o al cambiar rápido de velocidad, etc.

Menudo ladrillo! Pero ya tenemos el trafo, así que vamos a montarlo. Pero antes unas advertencias:

Este es el montaje típico:

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Montado sobre chasis; el tornillo de fijación si puede tocar y roscar en el chasis, pero la cabeza del tornillo y la chapa superior, no deben tocar jamás el chasis (si el tornillo es metálico y no tiene casquillos de aislamiento).
También, si montaís el transformador dentro de un recipiente metálico para apantallarlo, el tornillo u otra sujeción central NO puede ser metálico, y si es metálico aislar los puntos de contacto.
En ambos casos se puede producir un corto, sería como si enrollaramos una vuelta de cable y cortocircuitado a tierra.

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En esta imagen vemos un trafo apantallado con un tornillo central de Nylon.

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Bueno, y hasta aqui.

Lo próximo montaje/instalación en el Technics.
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#3 por juanma70 el 15/02/2016
MAT7nueve escribió:
menos watios perdidos


Veo que siempre lo escribes así. La palabra completa se debe escribir con v: "vatios" (en castellano).
"W" se utiliza para la abreviatura (watts en inglés) y de paso se diferencia de la "V" de voltios.

Espero que no te moleste la aclaración, por lo demás me parece muy interesante el hilo, a la espera quedo para ver la instalación del trafo.
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#4 por MAT7nueve el 15/02/2016
No, no tranquilo, acepto todas las críticas constructivas. Es más, me has recordado a mi profesor por aquel entonces jajaja, siempre lo escribo asi. Ahora creo, que no puedo editarlo.

De paso, si alguien ve algún otro fallo, o los calculos y eso, que lo diga, no querría llevar a confusión a nadie.
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#5 por juanma70 el 15/02/2016
Recuerdo que una vez el profesor de electricidad de FP nos repitió dos veces mas o menos lo mismo que he puesto yo, cuando vió que había alumnos que escribían "watios", así que no me extraña que te suene a monserga de profesor jaja.

En cuanto a los cálculos, me ha parecido que todo estaba correcto aunque no los comprobé con una calculadora en la mano. Yo es que... soy mas de letras jajaja
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#6 por MAT7nueve el 15/02/2016
Por eso, por eso me he acordado jajaja.

Ok, no, lo digo por que lo repasé unas cuantas veces, pero ya sabes, lo tienes en las narices y no lo ves, hasta que te lo hacen ver otro par de ojos.
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#7 por MAT7nueve el 17/02/2016
Os dejo unas medidas y referencias que os pueden ser de utilidad; en cuanto tenga montado el transformador, ya pondré la explicación pertinente, mas fotos,etc...:

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#8 por elpatxi_bcn el 18/02/2016
Hooolaquetal!!!!!!

:plasplas: :plasplas: :plasplas: :plasplas: :plasplas: :plasplas: :plasplas:

Esto es un post técnico bien documentado y explicado, muchas gracias!!!!

Saludos!!!!
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#9 por MAT7nueve el 18/02/2016
Gracias compañero; sólo intento que detallado, para que sea lo más útil posible.
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#10 por MAT7nueve el 18/02/2016
La gente de RS no falla; pedido ayer por la tarde alrededor de las 17:00H... recibido hoy a las 11:00 de la mañana :o

Os dejo una fotos del trafo, y las medidas:

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Pruebas de voltaje (en vacio); como veis he puesto el primario en serie para usarlo a 220V:

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Secundario en serie (en vacio):

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Prueba con carga (28,7 Ohm):

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Y ésto es lo que era capaz de dar el trafo de serie con la misma carga ( es como comparar un Ferrari con un 600)

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#11 por MAT7nueve el 18/02/2016
El post de arriba no puedo editarlo. La medida de altura del trafo es errónea, son: 30.2mm

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#12 por MAT7nueve el 26/02/2016
Bueno, después de tanto cálculo y tantos vatios y voltios... he estado haciendo pruebas con el toroidal durante éstos días, y la incógnita que tenia era el voltaje real una vez en carga.

Deciros, que la caída de voltaje con el plato ya funcionando es bajísima, ideal claro, pero el voltaje real es demasiado alto con un toroidal de 2x15V. El plato funciona correctamente, y el regulador hace su función bajando el voltaje. Pero la idea principal no era ésta, éra hacer trabajar menos al regulador, y no al contrario.

Decir, que los cálculos y todo está bien, no os llevará a error, pero los trafos toroidales son más eficientes, y como digo, la caída de voltaje es mínima.
Así que hay que montar un 2x12V, que nos daría un voltaje teórico de 24V; recordad que el plato trabaja a 21V.

Aqui os presento el nuevo trafo:

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Es de la casa Nuvotem Talema. de 2 devanados primarios, salida de 2x12V y 25VA. El anterior éra de 40VA, pero recordad: Potencia = Voltaje x Intensidad. Aunque la potencia es inferior, el voltaje también lo hace, por lo que la intensidad sube.

Este en concreto dá: 1,041A nominales, con una eficiencia del 85% tenemos unos 885mA teóricos en el peor de los casos, de sobra.

Es para montaje directo en PCB, ya que haré una base con una placa de fibra, y aprovecharé los silent-block del soporte original, cuando lo tenga listo ya os lo mostraré.

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Voltaje en vacío:

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Comentaros que ya está más que probado, comprobando voltajes e intensidad, y pinchando durante unas cuantas horas, vá perfecto.

El consumo máximo que he obtenido és de 819mA, con lo que tenemos un buen margen, ya que el voltaje apenas desciende; lo mínimo que he obtenido son 24V midiendo antes de la regulación, lo que serían unos 33,9V después de rectificar y a la entrada del regulador.

El voltaje estable son 25.4V, que son 35,9V a la entrada del regulador: PERFECTO!

Lo dicho, éste si que cumple con lo que necesitamos, sin forzar el circuíto de regulación, con un voltaje muy estable, y con la potencia correcta, en un tamaño super contenido. Cuando tenga el montaje definitivo, ya pondré el proceso.

En éste video podeís oir (si estais atentos), el ruido de fondo que hace el trafo original; aun así no conseguí que vibrara fuerte como a veces lo hace.
El trafo original está sin el apantallado, que vamos, hace el mismo ruído mecánico, y casi el mismo electrónico. Lo que me sorprendió, es lo que afecta el campo mágnetico libre al motor de tracción directa.

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#13 por MAT7nueve el 27/02/2016
Pues ya está montado definitivamente y funcionando; os dejo unas fotos del proceso:

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Dos arandelas de goma, en este caso de neopreno para toroidales abiertos; en el caso de producirse alguna vibración en el trafo, evitarán que se transfiera al soporte (aunque éste ya cuente con sus propios silent-block)
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El espacio entre las soldaduras y pines, y el chasis es bastante justo en los bordes; no tocan, pero quedan bastante cerca (unos 3mm), así que lo más recomendable es poner un material aislante, sólo por si acaso.
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En las siguientes tomas, apantallando los cables y derivados a masa.
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Y se acabó. A funcionar; como veis en la foto he usado la pantalla frontal del trafo original. Sin ella el funcionamiento es totalmente correcto, sin interferencias y cero ruído, pero nunca está de mas por la proximidad del motor.
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Espero os haya gustado, y os sea útil.
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