Transformador de potencia: la guía definitiva de preguntas frecuentes

Los transformadores de potencia existen desde hace más de un siglo y, a medida que avanza el tiempo, también lo hace el avance de los transformadores. De hecho, el uso de transformadores continúa aumentando a medida que crece la población mundial.

Los transformadores de potencia son un tipo de transformador que actualmente tiene una gran demanda en todo el mundo debido a sus muchas funciones y atributos útiles, como suministrar electricidad a varias casas, regular voltajes, etc.

En este artículo, uno de los mayores fabricantes de transformadores en China, DAELIM, le proporcionará toda la información necesaria para comprender completamente qué son los transformadores de potencia.

Pero primero, debe saber qué son los transformadores en general.

Power Transformer

200KV Class Three Phase Two Winding OLTC/NLTC

Power Transformer

110KV Three Phase Three Winding OLTC/NLTC

Power Transformer

66KV Class Three Phase Two Winding OLTC/NLTC

Table of Contents

¿Qué es Transformador?

Los transformadores vienen en varios tamaños y formas. Hay transformadores que son grandes como automóviles y transformadores que son del tamaño de un barril. Los medios de refrigeración para transformadores también son diferentes.

Algunos transformadores utilizan aire a presión o aire forzado como forma natural de enfriar o regular la temperatura del transformador. Otros transformadores usan aceite como una forma efectiva de mantener la temperatura a niveles moderados.

Pero independientemente de la forma, el tamaño y el medio de refrigeración, todos los transformadores tienen una cosa en común y es regular los voltajes, la corriente o la electricidad en general.

Sin embargo, ciertamente no se limitan a esa función. Los transformadores se utilizan de muchas maneras. Un ejemplo de esto es que puede usarse para reducir el voltaje de los circuitos de potencia convencionales para operar aparatos o dispositivos de bajo voltaje.

Puede ser para timbres simples, cocinas eléctricas, microondas, etc.

Los transformadores también se pueden usar para elevar los voltajes de los generadores eléctricos para transmitir energía eléctrica a largas distancias.

110KV Power Transformer

Transformadores en un sistema de potencia

Los transformadores ayudan y mejoran la seguridad y la eficiencia de los sistemas de energía aumentando (aumentando) o reduciendo (disminuyendo) los voltajes cuando sea necesario. Los transformadores se utilizan tanto para zonas urbanas como rurales. Uno de sus importantes activos es la adecuada distribución y regulación de la energía eléctrica a largas distancias.

Principio del transformador

La mayoría de los transformadores funcionan según el principio de inducción mutua. La inducción mutua es una ocurrencia que ocurre cuando la cantidad de flujo magnético vinculado con una bobina carga una fuerza electromotriz que se induce en la bobina más cercana.

La mayoría de los transformadores se componen de un núcleo de hierro rectangular.

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¿Qué es la inducción mutua?

La inducción mutua se refiere a la capacidad de un inductor en un circuito para inducir un voltaje en o hacia otro circuito. Cuando un transformador tiene corrientes alternas que fluyen en su conductor, el flujo magnético rodeará el conductor en proporción a la cantidad de corriente.

¿Qué es el flujo magnético?

El flujo magnético es la medida del campo magnético total que pasa a través de un área determinada o determinada. Esto ayuda mucho porque describe los efectos de la fuerza magnética en algo que ocupa el área dada.

La medida del flujo magnético está asociada con el área determinada elegida.

¿Qué es un campo magnético?

Un campo magnético en los transformadores se considera un campo medio o vectorial que describe la influencia magnética en el flujo de electricidad, incluidas las corrientes eléctricas, las cargas eléctricas y los materiales magnéticos. Las cargas en movimiento en un campo magnético encontrarán una fuerza que es perpendicular a su velocidad y campo magnético.

¿Qué es un transformador de potencia?

Ahora que sabe qué es un transformador en una imagen más grande, comprender los transformadores de potencia será mucho más fácil. Pero si hay algo que no acaba de comprender o si hay algo que quiere aclarar después de haber leído todo, no dude en ponerse en contacto con el equipo de profesionales de DAELIM para obtener ayuda.

Entonces, ¿qué es un transformador de potencia? Para empezar, los transformadores de potencia son instrumentos eléctricos que se emplean para transmitir potencia de circuito a circuito dentro de la inducción electromagnética.

La transferencia de energía funciona sin problemas sin ninguna variación de frecuencia. En una red electrónica, el estado del transformador de potencia se aplica para presentar una cantidad de suministros de CA de múltiples voltajes y valores compatibles de corriente del sistema de soporte de electricidad pública.

También se emplea para representar los transformadores de potencia dentro del rango de 500 kVA (kilovoltio-amperio) o más.

Como se mencionó anteriormente, los transformadores se utilizan para transmitir electricidad a un determinado componente del circuito eléctrico en el rango de los circuitos de distribución y el generador al que está conectado. Los transformadores de potencia son capaces de realizar este proceso, razón por la cual los transformadores de potencia también se utilizan comúnmente en las redes de distribución para ajustar los niveles de voltaje.

Para entenderlo mejor, aquí hay otra definición con términos más simples: los transformadores de potencia convierten la electricidad sin importar si es de alto o bajo voltaje para varios propósitos.

En las redes eléctricas, se considera que es un componente principal para suministrar voltaje a las líneas que están conectadas. Su destino es suministrar voltajes a las líneas de conexión que están conectadas al transformador de potencia.
Esta es la razón por la que los transformadores de potencia son algo similares a los transformadores de distribución pero tienen sus características y atributos únicos. Cuando se trata de aplicaciones, los transformadores de potencia se usan comúnmente para transformar la energía de un circuito a otro sin el cambio o la interrupción de la frecuencia.

Esta es la definición básica de la mayoría de los transformadores que se aplica a los transformadores de potencia. Otra cosa que vale la pena mencionar es que no hay partes móviles en los transformadores de potencia. Por lo tanto, se consideran dispositivos estáticos.

Los transformadores de potencia solo funcionan con una fuente de CA, pero esto no significa que no funcionen con múltiples principios.

También se pueden utilizar para la regulación de redes de transporte que se encuentren en altas tensiones, tanto de subida como de bajada. Por lo general, se generan con índices superiores a 200 MVA.

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¿Qué es una red eléctrica?

La red eléctrica o la red de distribución de energía se refiere a una red que entrega electricidad a sus consumidores. Las redes eléctricas involucran líneas de transmisión, líneas de distribución, torres y estaciones generadoras. El generador es responsable de producir energía, convirtiendo la energía en niveles de alto voltaje para su distribución.

Partes de un transformador de potencia

A continuación encontrará las diferentes funciones de los transformadores de potencia.

Núcleo laminado

El núcleo de hierro de los transformadores de potencia generalmente se lamina con una lámina delgada. Esto evita la formación de corrientes de Foucault en el núcleo, lo que reduce la posibilidad de pérdida de energía.

parts of power transformer

Devanados

Los transformadores de potencia tienen dos devanados que son el devanado primario y secundario con diferentes funciones. El devanado primario es responsable de extraer energía de la fuente, mientras que el devanado secundario es la bobina que entrega energía al voltaje convertido a la carga.

Materiales aislantes

Los transformadores de potencia tienen materiales de aislamiento sólidos, la mayoría de los transformadores tienen tableros prensados de papel y tableros de transformadores que se forman a partir de celulosa. El aislamiento de celulosa con aceite mineral se usa comúnmente como medio de enfriamiento para transformadores debido a su efectividad para regular la temperatura del transformador.

Aceite del transformador

El aceite de transformador o mineral se utiliza como medio de refrigeración para transformadores. Algunos transformadores no usan aceite sino aire presurizado o forzado como una forma natural de enfriar el transformador.

Cambiador de grifo

El cargador de grifo es un mecanismo en los transformadores de potencia y otros transformadores que permite elegir relaciones de giro variables en distintos pasos. Este proceso se realiza mediante la conexión a una serie de puntos de acceso.

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Conservador de aceite

Los conservadores de aceite en los transformadores brindan suficiente espacio para el aumento del volumen de aceite dentro del transformador cuando aumenta la temperatura del transformador. Los conservadores de aceite también se pueden considerar como un depósito de aceite aislante.

Descanso

Los respiraderos ayudan a evitar que la humedad atmosférica ingrese al transformador, lo que reduce los costos de mantenimiento.

Tubos de refrigeración

Los tubos de refrigeración incluyen tubos de radiadores externos que pueden ser de refrigeración por aire instalados en las paredes del tanque del transformador. Los ventiladores aspirarán el aire desde abajo y lo conducirán a la parte superior de los tubos donde se enfría el aceite.

Si la carga no está completa, los sistemas de refrigeración pueden funcionar sin los ventiladores.

Relevo de Buchholz

El relé Buchholz se considera un dispositivo de seguridad en el que se usa comúnmente para transformadores sumergidos en aceite que suelen tener más de 500 kVA. Su función es proteger al transformador de fallas que puedan ocurrir en el interior del transformador.
Esto podría deberse a fallas de impulso, fallas de aislamiento, etc.

Ventilación de explosión

Los venteos de explosión evitan la liberación de la presión excesiva que se genera dentro del transformador.

Diseño de transformadores de potencia

El diseño de los transformadores de potencia está compuesto en su mayoría por metal que está cubierto por láminas de acero inoxidable. Se puede formar en un tipo de capa o tipo de núcleo.

Cuando se trata de estructuras, están conectadas, y esto emplea conductores para producir transformadores monofásicos o transformadores trifásicos.

Tres transformadores monofásicos requerirán que cada uno de sus bancos esté aislado de las piezas adicionales, lo que proporciona un servicio continuo si alguna vez un banco se niega a funcionar correctamente.

Para un transformador trifásico, incluso si es del tipo de núcleo o de carcasa, simplemente no funcionará.
Es por esto que los transformadores trifásicos son más rentables en términos de producción. Tiene una huella de carbono más baja, lo que es excelente para el medio ambiente, y mejores operaciones con alta eficiencia.
Su estructura está formada por un fluido específico ignífugo en el interior de un depósito. El invernadero en la parte superior permite que el aceite en movimiento lo cubra por completo. El cargador de la carga drena el costado del tanque para el mejor ajuste de voltaje efectivo.

Cuando se trata de sus bujes, permiten que otras partes del tanque entren y salgan del sistema sin interrumpir o dañar la cubierta exterior. Se sabe que los transformadores de potencia funcionan más allá de las clasificaciones bajas.

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Principios de funcionamiento del transformador de potencia

Un transformador de potencia es un dispositivo eléctrico estático que se utiliza para convertir un cierto valor de voltaje AC (corriente) en otro o varios valores diferentes de voltaje (corriente) con la misma frecuencia. Cuando el devanado primario se energiza con corriente alterna, se genera un flujo magnético alterno, y el flujo magnético alterno induce una fuerza electromotriz alterna en el devanado secundario a través de la permeabilidad magnética del núcleo de hierro. El nivel de la fuerza electromotriz secundaria inducida está relacionado con el número de vueltas de los devanados primario y secundario, es decir, el voltaje es proporcional al número de vueltas.

La función principal es transmitir energía eléctrica, por lo tanto, la capacidad nominal es su principal parámetro. La capacidad nominal es un valor habitual para expresar la potencia, que es el tamaño de la energía eléctrica transmitida, expresada en kVA o MVA. Cuando se aplica el voltaje nominal al transformador, se utiliza para determinar la corriente nominal que no excede el límite de aumento de temperatura en condiciones específicas.

El transformador de potencia que ahorra más energía es el transformador de distribución con núcleo de hierro de aleación amorfa, y su mayor ventaja es que el valor de pérdida sin carga es extremadamente bajo. Si el valor de pérdida sin carga se puede garantizar finalmente es el tema central que se debe considerar en todo el proceso de diseño. Al organizar la estructura del producto, además de considerar que el núcleo de la aleación amorfa en sí mismo no se ve afectado por la fuerza externa, los parámetros característicos de la aleación amorfa deben seleccionarse de manera precisa y razonable durante el cálculo.

10kv class three-phase oil-immersed distribution transformer

Tipos de transformador de potencia

1. Clasificación de los transformadores de potencia por función.

Los transformadores de potencia se dividen en dos categorías según sus funciones: transformadores elevadores y transformadores reductores. Todas las subestaciones de fábrica utilizan transformadores reductores.

El transformador reductor de la subestación terminal, también conocido como transformador de distribución.

20kv class-three-phase oil-immersed distribution transformer

2. Clasificación de los transformadores de potencia por capacidad:

Los transformadores de potencia se dividen en dos categorías según la serie de capacidad, la serie de capacidad R8 y la serie de capacidad R10.

La serie de capacidad R8 significa que el grado de capacidad aumenta por el múltiplo de R8≈1.33. Los grados de capacidad de transformadores antiguos en mi país adoptan esta serie, tales como: 100kvA, 135kvA, 180kvA, 240kvA, 320kvA, 420kvA, 560kvA, 750kvA, 1000kvA, etc.

La serie de capacidad R10 significa que el grado de capacidad aumenta en múltiplos de R10 ≈ 1,26. El nivel de capacidad de la serie R10 es relativamente denso, lo cual es conveniente para una selección razonable. Es recomendado por IEC (Comisión Electrotécnica Internacional). Los nuevos grados de capacidad del transformador de mi país utilizan esta serie, como: 100KVA, 125kvA, 160kvA, 200kvA, 250kvA, 315kvA, 400kvA, 500kvA, 630kvA, 800kvA, 1000kvA.

3. Clasificación de los transformadores de potencia según el número de fases:

Los transformadores de potencia se dividen en dos categorías según el número de fases, monofásicos y trifásicos. Las subestaciones de fábrica suelen utilizar transformadores de potencia trifásicos.

66kv class-three-phase two winding nltc power transformer

4. Los transformadores eléctricos se clasifican según el método de regulación de tensión:

Los transformadores de potencia se dividen en dos categorías según el modo de regulación de tensión, con regulación de tensión sin carga (también conocida como regulación de tensión sin excitación) y regulación de tensión con carga. La mayoría de las subestaciones de fábrica utilizan transformadores reguladores de voltaje sin carga.

66kv class-three-phase two winding oltc power transformer

5. Según el transformador eléctrico de la estructura del devanado:

Los transformadores de potencia se dividen en autotransformadores de devanado simple, transformadores de devanado doble y transformadores de devanado triple según la estructura del devanado. Las subestaciones de fábrica utilizan principalmente transformadores de doble devanado.

110kv class-three-phase three winding nltc power transformer

6. Los transformadores eléctricos se clasifican según el método de aislamiento y refrigeración del devanado:

Los transformadores de potencia se clasifican de acuerdo con el aislamiento de los devanados y los métodos de enfriamiento, incluidos sumergidos en aceite, secos y llenos de gas (SF6). Entre ellos, los transformadores sumergidos en aceite incluyen refrigeración automática sumergida en aceite, refrigeración por aire sumergida en aceite, refrigeración por circulación de aceite forzada y refrigeración por agua sumergida en aceite. La mayoría de las subestaciones de fábrica utilizan transformadores autoventiladores sumergidos en aceite.

El llamado transformador lleno de gas se refiere a un transformador en el que el circuito magnético (núcleo de hierro) y los devanados del transformador están ubicados en una carcasa llena de gas aislante. En el pasado, generalmente se usaba gas SF6, por lo que también se le llama transformador aislado en gas.

110kv class three-phase three winding oltc power transformer

7. Según el material conductor del devanado, el transformador eléctrico se divide en:

Los transformadores de potencia se dividen en dos categorías según el material del conductor del devanado, transformadores de devanado de cobre y transformadores de devanado de aluminio. En el pasado, las subestaciones de fábrica utilizaban principalmente transformadores de bobinado de aluminio, pero ahora se utilizan cada vez más transformadores de bobinado de cobre de baja pérdida.

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