A reatância de fuga é um aspecto crítico dos transformadores centrais. Refere-se à impedância inerente causada pelo fluxo magnético de vazamento dentro do transformador. Em um transformador de núcleo, os enrolamentos são enrolados em torno do núcleo e, embora a maior parte do fluxo magnético permaneça interno, algum fluxo magnético tende a “vazar” e se combinar com o ar circundante ou com os enrolamentos adjacentes. Este fluxo de fuga causa uma queda de tensão na reatância de fuga, o que afeta o desempenho do transformador. Compreender e estimar com precisão a reatância de fuga é fundamental para a operação eficiente, o projeto ideal e o funcionamento adequado dos transformadores centrais.
Configuração do transformador de entreferro dividido
Considere parte do ttransformador onde a bobina primária é enrolada sobre as bobinas cilíndricas secundárias, como mostrado na Fig. A espessura radial do anel primário é bp; o da bobina secundária é bS, e o entreferro é “a”. Aloque metade do entreferro radial para a parte primária e a outra metade para a parte secundária.
Vamos primeiro considerar uma bobina primária colocada isoladamente no ar. Quando a corrente flui através de um anel, ela cria o fluxo da atmosfera. Quando a bobina é colocada sobre um núcleo de ferro, ela criará novamente mudanças, mas desta vez a maior parte da mudança fluirá através do corpo. No entanto, parte do fluxo fluirá através do ar, dependendo da permeabilidade relativa do corpo e da atmosfera.
Transformador de potência com núcleo de ar
Agora vamos observar o transformador sob carga à medida que a corrente de carga flui para ele; as duas bobinas produzem fluidos primários e secundários, principalmente óleos. Dependendo da intensidade da corrente, as bobinas primária e secundária desenvolvem alterações correspondentes no ar. Temos que determinar o fluxo de fuga a partir da mudança total criada. Esse fluxo de fuga faz com que uma força eletromotriz seja induzida nas bobinas, que aparece como uma queda de tensão reativa nelas; quanto maior a corrente, maiores serão os fluxos parasitas e, portanto, também os pontos cegos.
Um transformador de núcleo de ar é um tipo especial que difere dos projetos tradicionais porque não utiliza materiais de núcleo magnético, como ferro ou aço. Em vez disso, apenas o ar é usado como meio para o acoplamento magnético entre as bobinas primária e secundária. O projeto é relativamente simples: a bobina primária é enrolada sobre a(s) bobina(s) secundária(s) e um entreferro radial as separa.
Quando uma corrente alternada flui através da bobina primária, ela cria um campo magnético alternado que induz uma força eletromotriz (EMF) na(s) bobina(s) secundária(s) através de indução eletromagnética. Em particular, os transformadores com núcleo de ar têm a vantagem de não apresentarem perdas no núcleo devido à falta de material do núcleo magnético. Eles são mais eficientes, mais leves e mais compactos que os transformadores com núcleo de ferro.
Essas propriedades os tornam adequados para aplicações de alta frequência onde baixas perdas e vazamento de fluxo magnético reduzido são essenciais. No entanto, eles podem não ser ideais para aplicações de alta potência e podem ter menor eficiência em frequências mais baixas devido ao menor acoplamento magnético. No entanto, os transformadores de núcleo de ar encontram aplicações valiosas em certas áreas de nicho, como circuitos de alta frequência, sistemas de aquecimento por indução e inversores de alta frequência.
Compreendendo a reatância de vazamento no transformador
O que é fluxo de vazamento?
Considere uma linha de fluxo 2l passando pelo núcleo. Esta linha passa completamente pelas bobinas primária e secundária. A linha de fluxo 2l transfere, portanto, energia elétrica de toda a bobina primária para toda a bobina secundária. É, portanto, uma boa linha de fluxo.
Mas vejamos a linha de fluxo 1. Esta linha passa pela bobina primária à medida que passa pelo ar, conforme mostrado. Ele passa pela bobina primária novamente enquanto retorna pela perna central. Portanto, na verdade ele não conecta a bobina primária. Portanto, é uma linha de fluxo de vazamento. Ele atua em todos os enrolamentos secundários e cria neles uma tensão que aparece como uma queda de tensão reativa. Da mesma forma, as linhas de fluxo 0-2 e 0-3 causam quedas de tensão reativas nelas.
No caso do enrolamento primário, as linhas de fluxo mostradas conectam apenas a bobina primária e não a bobina secundária. Todas as linhas mostradas são, portanto, fluxo de fuga.
Teste sem carga e carga no transformador
O teste sem carga é um procedimento básico realizado em transformadores para avaliar seu desempenho em condições sem carga ou sem carga. Este teste fornece informações importantes sobre as perdas do núcleo, a corrente de magnetização e a eficiência geral do transformador quando nenhuma carga está conectada ao seu enrolamento secundário. Neste artigo, investigamos as complexidades dos testes sem carga de transformadores e examinamos sua importância, metodologia e os insights que ele fornece sobre o desempenho e a eficiência do transformador.
Agora vamos observar o transformador sob carga à medida que a corrente de carga flui para ele; as duas bobinas produzem fluidos primários e secundários, principalmente óleos. Dependendo da intensidade da corrente, as bobinas primária e secundária desenvolvem alterações correspondentes no ar. Temos que determinar o fluxo de fuga a partir da mudança total criada. Esse fluxo de fuga faz com que uma força eletromotriz seja induzida nas bobinas, que aparece como uma queda de tensão reativa nelas; quanto maior a corrente, maiores serão os fluxos parasitas e, portanto, também os pontos cegos.
Importância da reatância de fuga em transformadores centrais
Os transformadores centrais são cruciais para a transmissão e distribuição eficiente de energia elétrica na engenharia elétrica. Entre os vários fatores que contribuem para o seu desempenho, a reatância de dispersão é um parâmetro chave que merece maior atenção. Este artigo investiga o fascinante mundo da reatância de dispersão em transformadores nucleares, destacando sua importância, seu impacto na operação do transformador e os princípios subjacentes que regem seu comportamento. Engenheiros e entusiastas podem obter informações valiosas sobre como otimizar projetos de transformadores, melhorar a eficiência energética e garantir um fornecimento de energia confiável ao compreender a complexa relação entre a reatância de fuga e o desempenho do transformador. Junte-se a nós nesta jornada esclarecedora enquanto descobrimos os segredos da reatância de dispersão em transformadores nucleares.
Conclusão
Em resumo, a reatância de fuga é um aspecto fundamental dos transformadores centrais que afeta seu desempenho e eficiência. Surge da limitação incompleta do fluxo magnético no núcleo e nos enrolamentos do transformador, como resultado da qual algumas linhas de campo magnético “saem” dos enrolamentos e não contribuem para a indução eletromagnética efetiva. Este fenômeno leva a quedas de tensão, redução da capacidade de carga e eficiência ligeiramente reduzida do transformador.
