TRANSFORMADORES – CONSTRUCCIÓN
Un transformador consta principalmente de tres partes básicas: un devanado primario que recibe la energía eléctrica de la fuente de voltaje aplicada, un devanado secundario que recibe la energía eléctrica inducida y un núcleo que proporciona un circuito de baja reluctancia para las líneas de fuerza magnéticas.
Devanados
Los devanados, primario y secundario, son las bobinas de cables conductores, ya que una bobina de conductores crea un flujo magnético mayor en comparación con el flujo creado por un solo conductor.
Los devanados clasificados para voltajes más altos con mayor número de vueltas se denominan devanados de alto voltaje (HV). Los devanados para voltajes más bajos se denominan devanados de bajo voltaje (BT). El devanado de alto voltaje se compone de muchas vueltas de alambre de cobre relativamente delgado, mientras que el devanado de bajo voltaje se compone de relativamente pocas vueltas de alambre de cobre pesado. La corriente en el lado HV será menor porque el producto VI es constante. Además, el devanado de alta tensión necesita mejores propiedades de aislamiento para soportar tensiones más altas. HV también necesita más espacio para el núcleo, el yugo o el cuerpo.
El material utilizado en los devanados es específico de la aplicación. El alambre de cobre sólido aislado se usa para transformadores de señal y potencia pequeños, mientras que los conductores/tiras rectangulares de cobre o aluminio se usan para transformadores de potencia más grandes. Los transformadores de RF utilizan Litz para minimizar las pérdidas por efecto piel.
Se pueden proporcionar derivaciones (o conexiones externas) desde puntos intermedios en los devanados.
Los transformadores de doble devanado utilizan devanados primarios y secundarios separados, mientras que los autotransformadores utilizan un devanado de derivación única.
Aislamiento del devanado
Para garantizar que la corriente pase a través del núcleo a lo largo del conductor bobinado y no a través de un cortocircuito entre espiras, los materiales del devanado están esmaltados, proporcionando así aislamiento. Además, se utilizan varios otros métodos para proporcionar aislamiento. El tipo de aislamiento influye claramente en el tamaño y la temperatura de funcionamiento de la unidad.
Actualmente se utilizan cuatro clases de aislamiento.
· Transformadores del sistema de aislamiento clase 130.
· Transformadores del sistema de aislamiento clase 150.
· Transformadores del sistema de aislamiento clase 200.
· Transformadores del sistema de aislamiento clase 220.
Cuando se cargan e instalan correctamente en un ambiente que no exceda los 40 °C , los transformadores Clase 130, Clase 150, Clase 200 y Clase 220 funcionarán con un aumento de temperatura de no más de 60 ° C, 80 ° C, 130 ° C y 150 °C. °C en el devanado, respectivamente .
El aislamiento utilizado para los conductores eléctricos de un transformador es barniz o esmalte. En transformadores de potencia más grandes, los conductores están aislados con papel/tela no impregnada y el conjunto se sumerge en un tanque que contiene aceite; El aceite de transformador actúa como aislante y también como refrigerante.
· Refrigerador
Debido a la resistencia de sus devanados y a la histéresis y corrientes parásitas en el núcleo de hierro, una cierta cantidad de la energía eléctrica entregada a un transformador se transforma en energía térmica. Se debe proporcionar un mecanismo para eliminar la energía térmica del transformador y disiparla en el aire circundante; de lo contrario, temperaturas excesivamente altas pueden destruir el aislamiento del transformador. Para eliminar el calor generado en un transformador, se utiliza refrigerante.
Se utilizan varios tipos de mecanismos de enfriamiento.
· Transformadores autoenfriados enfriados por aire (o transformadores de tipo seco)
Los devanados están rodeados de aire a presión atmosférica. El calor se elimina por convección natural y radiación. Los transformadores autoenfriados por aire se utilizan en sistemas con una capacidad de 3000 kVA y voltajes de hasta 15 000 V.
· Transformadores enfriados por chorro de aire
En este tipo de transformador, el núcleo y los devanados están encerrados en una carcasa metálica por la que circula el aire mediante un soplador. Se utilizan para grandes transformadores de potencia con capacidades nominales de hasta 15.000 kVA y tensiones de hasta 35.000 V.
· Transformadores sumergidos en líquido y autoenfriados:
En los transformadores sumergidos en líquido autoenfriados, el núcleo y los devanados se sumergen en un líquido aislante y se encierran en un tanque metálico. El líquido conduce el calor desde el núcleo a la superficie del tanque y luego el calor se elimina por convección y radiación naturales.
· Transformadores gas-vapor
En los transformadores de gas a vapor, el transformador está aislado con una cantidad de gas necesaria para el arranque, junto con un líquido vaporizable que proporciona aislamiento y refrigeración durante la operación.
· Blindaje
Para evitar cualquier efecto capacitivo en los transformadores (debido a la proximidad de los devanados primario y secundario), se utiliza una pantalla electrostática entre los devanados. Los transformadores pueden estar protegidos por escudos magnéticos o electrostáticos, o ambos, para evitar interferencias de otros dispositivos.
· Terminales
Los transformadores pequeños tienen cables tomados de la unidad para las conexiones del circuito. Los transformadores más grandes pueden tener terminales de tornillo, barras colectoras o casquillos aislados de alto voltaje.