La reactancia de fuga es un aspecto crítico de los transformadores centrales. Se refiere a la impedancia inherente causada por la fuga de flujo magnético dentro del transformador. En un transformador de núcleo, los devanados están enrollados alrededor del núcleo y, aunque la mayor parte del flujo magnético permanece interno, parte del flujo magnético tiende a “fugarse” y combinarse con el aire circundante o los devanados adyacentes. Este flujo de fuga provoca una caída de voltaje en la reactancia de fuga, lo que afecta el rendimiento del transformador. Comprender y estimar con precisión la reactancia de fuga es fundamental para la operación eficiente, el diseño óptimo y el funcionamiento adecuado de los transformadores centrales.
Configuración del transformador con espacio de aire dividido
Considere parte del transformador donde la bobina primaria está enrollada sobre las bobinas cilíndricas secundarias, como se muestra en la Fig. El espesor radial del anillo primario es pb; el de la bobina secundaria es b S, y el entrehierro es “a”. Asigne la mitad del entrehierro radial a la parte primaria y la otra mitad a la parte secundaria.
Consideremos primero una bobina primaria colocada individualmente en el aire. Cuando la corriente fluye a través de un anillo, crea el flujo de la atmósfera. Cuando la bobina se coloca sobre un núcleo de hierro, nuevamente creará cambios, pero esta vez la mayor parte del cambio fluirá a través del cuerpo. Sin embargo, parte del flujo fluirá a través del aire, dependiendo de la permeabilidad relativa del cuerpo y la atmósfera.
Transformador de potencia con núcleo de aire
Ahora observemos el transformador bajo carga mientras la corriente de carga fluye hacia él; Las dos bobinas producen fluidos primarios y secundarios, principalmente aceites. Dependiendo de la intensidad de la corriente, las bobinas primaria y secundaria desarrollan cambios correspondientes en el aire. Tenemos que determinar el flujo de escape del cambio total creado. Este flujo de fuga provoca que se induzca una fuerza electromotriz en las bobinas, que aparece como una caída de tensión reactiva a través de ellas; cuanto mayor es la corriente, mayores son los remolinos y, por tanto, también los puntos ciegos.
Un transformador de núcleo de aire es un tipo especial que se diferencia de los diseños tradicionales porque no utiliza materiales de núcleo magnético como hierro o acero. En cambio, sólo se utiliza aire como medio para el acoplamiento magnético entre las bobinas primaria y secundaria. El diseño es relativamente simple: la bobina primaria se enrolla sobre las bobinas secundarias y un espacio de aire radial las separa.
Cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina primaria, crea un campo magnético alterno que induce una fuerza electromotriz (EMF) en las bobinas secundarias a través de inducción electromagnética. En particular, los transformadores con núcleo de aire tienen la ventaja de no tener pérdidas en el núcleo debido a la falta de material del núcleo magnético. Son más eficientes, ligeros y compactos que los transformadores con núcleo de hierro.
Estas propiedades los hacen adecuados para aplicaciones de alta frecuencia donde son esenciales bajas pérdidas y reducción de fugas de flujo magnético. Sin embargo, es posible que no sean ideales para aplicaciones de alta potencia y pueden tener una menor eficiencia a frecuencias más bajas debido a un menor acoplamiento magnético. Sin embargo, los transformadores de núcleo de aire encuentran aplicaciones valiosas en ciertas áreas específicas, como circuitos de alta frecuencia, sistemas de calentamiento por inducción e inversores de alta frecuencia.
Comprensión de la reactancia de fuga en un transformador
¿Qué es el flujo de fuga?
Considere una línea de corriente de 2 litros que pasa por el núcleo. Esta línea pasa completamente por las bobinas primaria y secundaria. Por lo tanto, la línea de flujo 2l transfiere energía eléctrica desde toda la bobina primaria a toda la bobina secundaria. Por tanto, es una buena línea de flujo.
Pero veamos la línea de flujo 1. Esta línea pasa a través de la bobina primaria a medida que pasa por el aire, como se muestra. Pasa nuevamente a través de la bobina primaria mientras regresa por la pata central. Entonces en realidad no conecta la bobina primaria. Por lo tanto, es una línea de flujo con fugas. Actúa sobre todos los devanados secundarios y crea en ellos una tensión que se manifiesta como una caída de tensión reactiva. De manera similar, las líneas de flujo 0-2 y 0-3 provocan caídas de voltaje reactivo a través de ellas.
En el caso del devanado primario, las líneas de flujo que se muestran conectan solo la bobina primaria y no la bobina secundaria. Por lo tanto, todas las líneas mostradas son flujos de fuga.
Prueba sin carga y con carga en transformador.
La prueba sin carga es un procedimiento básico que se realiza en transformadores para evaluar su desempeño en condiciones sin carga o sin carga. Esta prueba proporciona información importante sobre las pérdidas del núcleo, la corriente magnetizante y la eficiencia general del transformador cuando no hay carga conectada a su devanado secundario. En este artículo, profundizamos en las complejidades de las pruebas sin carga de transformadores y examinamos su importancia, metodología y los conocimientos que proporciona sobre el rendimiento y la eficiencia de los transformadores.
Ahora observemos el transformador bajo carga mientras la corriente de carga fluye hacia él; Las dos bobinas producen fluidos primarios y secundarios, principalmente aceites. Dependiendo de la intensidad de la corriente, las bobinas primaria y secundaria desarrollan cambios correspondientes en el aire. Tenemos que determinar el flujo de escape del cambio total creado. Este flujo de fuga provoca que se induzca una fuerza electromotriz en las bobinas, que aparece como una caída de tensión reactiva a través de ellas; cuanto mayor es la corriente, mayores son los remolinos y, por tanto, también los puntos ciegos.
Importancia de la reactancia de fuga en transformadores centrales.
Los transformadores centrales son cruciales para la transmisión y distribución eficiente de energía eléctrica en la ingeniería eléctrica. Entre los diversos factores que contribuyen a su desempeño, la reactancia de fuga es un parámetro clave que merece mayor atención. Este artículo investiga el fascinante mundo de la reactancia de fuga en transformadores nucleares, destacando su importancia, su impacto en la operación del transformador y los principios subyacentes que gobiernan su comportamiento. Los ingenieros y aficionados pueden obtener información valiosa sobre cómo optimizar los diseños de transformadores, mejorar la eficiencia energética y garantizar un suministro de energía confiable al comprender la compleja relación entre la reactancia de fuga y el rendimiento del transformador. Únase a nosotros en este viaje esclarecedor mientras descubrimos los secretos de la reactancia de fuga en los transformadores nucleares.
Conclusión
En resumen, la reactancia de fuga es un aspecto fundamental de los transformadores centrales que afecta su rendimiento y eficiencia. Surge de una limitación incompleta del flujo magnético en el núcleo y los devanados del transformador, como resultado de lo cual algunas líneas de campo magnético “salen” de los devanados y no contribuyen a una inducción electromagnética efectiva. Este fenómeno provoca caídas de tensión, una capacidad de carga reducida y una eficiencia ligeramente reducida del transformador.