¿Qué es el transformador?
Un transformador es un dispositivo eléctrico que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro mediante conductores o bobinas de transformador. La transmisión y distribución de energía desde el punto de generación hasta la distribución es vital. Generalmente, dos de los transformadores más utilizados son el elevador y el reductor.
Beneficios del transformador
cambiar el voltaje
La principal ventaja de los transformadores es que pueden cambiar el voltaje. Dado que diferentes cargas requieren diferentes voltajes, la existencia de transformadores hace que la transmisión y el uso de energía sean más flexibles.
Mejorar la eficiencia de la transmisión de energía.
Al aumentar el voltaje a través de los transformadores, se puede mejorar la eficiencia de la transmisión de energía. Esto se debe a que a medida que aumenta el voltaje, la corriente disminuye, lo que reduce el diámetro del cable y la pérdida de línea requerida para la línea eléctrica.
Guardar materiales de línea
Dado que los transformadores pueden aumentar el voltaje, se puede reducir el diámetro del cable requerido para la línea eléctrica, por lo que se pueden ahorrar materiales de línea. Esto también reduce el coste de la ingeniería energética.
Reducir la pérdida de energía
Dado que la existencia de transformadores hace que la transmisión de energía sea más eficiente, puede reducir la pérdida de energía. En la transmisión de energía a larga distancia, el uso de transformadores puede reducir significativamente las pérdidas de energía en la red eléctrica.
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Tipos de transformador
Autotransformadores
Los devanados primario y secundario de los transformadores estándar están orientados en direcciones opuestas, pero en los devanados de los autotransformadores, los devanados primario y secundario están conectados física y magnéticamente en serie.
Transformador de núcleo de aire
Los devanados principal y secundario están ambos enrollados en una banda no magnética, siendo el enlace de flujo entre ellos a través del aire. La inductancia mutua de un transformador de núcleo de aire es menor que la de un transformador de núcleo de hierro, lo que implica que la reluctancia suministrada al flujo producido es mayor en el medio aire. Sin embargo, en un transformador de núcleo de aire, la histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas se eliminan por completo.
Transformador con núcleo de hierro
Los devanados principal y secundario están enrollados en varios haces de placas de hierro, lo que proporciona una excelente ruta de conexión al flujo generado. Debido a las propiedades conductoras y magnéticas del hierro, proporciona menos desgana al flujo de enlace. Estos son transformadores comunes con buena eficiencia en comparación con los transformadores de núcleo de aire.
Transformador de distribución
El objetivo principal de un transformador de distribución es reducir el voltaje para la distribución a consumidores comerciales y residenciales.
transformador elevador
El nivel de tensión en el lado secundario aumenta mediante el transformador elevador. Al aumentar el número de vueltas en el devanado secundario, aumenta el voltaje primario bajo. La relación entre el devanado primario y el secundario es inferior a 1. A continuación se muestra el diagrama esquemático del transformador elevador.
Los materiales del transformador
Material del núcleo
Los materiales centrales utilizados en el transformador incluyen principalmente láminas de hierro, láminas con bajo contenido de silicio y láminas con alto contenido de silicio. Agregar silicio a la lámina de acero puede reducir la conductividad de la lámina de acero y aumentar la resistividad. Puede reducir las corrientes parásitas y reducir la pérdida. Generalmente llamamos lámina de acero al silicio a la lámina de acero agregada con silicio. La calidad de la chapa de acero al silicio utilizada en el transformador es muy alta.
La calidad de la lámina de acero al silicio generalmente se expresa mediante la densidad de flujo magnético B. generalmente, el valor b de la lámina de hierro negro es 6000-8000, el de la lámina con bajo contenido de silicio es 9000-11000 y el de la lámina con alto contenido de silicio es 12000-16000.
Los materiales comúnmente utilizados para devanar transformadores.
Alambre esmaltado, alambre de arena, alambre de seda, el alambre esmaltado más utilizado. Los requisitos para un conductor son buena conductividad, suficiente resistencia al calor de la pintura aislante y cierta resistencia a la corrosión. En general, es mejor utilizar alambre esmaltado de poliéster de alta resistencia tipo Q2.
Material aislante
En el devanado del transformador, se deben utilizar materiales aislantes para aislar entre las capas del marco de la bobina y la resistencia del devanado. Los materiales generales del marco del transformador pueden estar hechos de cartón fenólico, se puede usar película de poliéster o papel telefónico para el aislamiento entre capas, y se puede usar tela amarilla para aislar entre la resistencia del devanado.
Material de impregnación
Después de enrollar el transformador, el último proceso es impregnar pintura aislante, lo que puede mejorar la resistencia mecánica del transformador, mejorar el rendimiento del aislamiento y prolongar la vida útil. Generalmente se puede utilizar barniz cresol como material de impregnación.
Distribución de energía
Los transformadores se utilizan ampliamente en sistemas de distribución de energía eléctrica para aumentar el voltaje para la transmisión a larga distancia y reducir el voltaje para la distribución a hogares y empresas.
Regulación de voltaje
Se utilizan para regular los niveles de voltaje, asegurando que el voltaje suministrado a los dispositivos eléctricos se mantenga dentro de límites aceptables.
Aislamiento eléctrico
Los transformadores proporcionan aislamiento eléctrico entre los circuitos de entrada y salida, evitando el flujo de corriente continua y protegiendo los dispositivos del ruido y fallas eléctricas.
Dispositivos electrónicos
Se utilizan en dispositivos electrónicos como cargadores, adaptadores e inversores para convertir niveles de voltaje para diferentes componentes.
Aplicaciones industriales
Los transformadores se utilizan en diversas aplicaciones industriales, como equipos de soldadura, motores y fuentes de alimentación.
Energía Renovable
Los transformadores desempeñan un papel crucial en la conexión de fuentes de energía renovables, como paneles solares y turbinas eólicas, a la red al convertir la electricidad generada a los niveles de voltaje adecuados.
Equipo de audio
En los sistemas de audio, los transformadores se utilizan para igualar impedancias, reducir el ruido y aislar el bucle de tierra.
Instrumentación
Los transformadores se utilizan en aplicaciones de instrumentación para convertir señales de corriente y voltaje a niveles adecuados para medición y control.
Sistemas ferroviarios
Se utilizan en sistemas ferroviarios con fines de tracción, para aumentar la potencia de los trenes y reducirla para la señalización y la iluminación.
Sistemas HVAC
Los transformadores se utilizan en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) para controlar el voltaje suministrado a varios componentes.
Cómo reducir la descarga parcial de los transformadores
control de polvo
Entre los factores que provocan descargas parciales, las materias extrañas y el polvo son factores muy importantes. Los resultados de las pruebas muestran que las partículas metálicas con un diámetro de ф1,5μm pueden producir una descarga mucho mayor que 500pC bajo la acción de un campo eléctrico. Ya sea polvo metálico o no metálico, se genera un campo eléctrico concentrado que reduce la tensión de descarga inicial del aislador y la tensión de ruptura. Por esta razón, es importante mantener limpio el ambiente y el cuerpo durante el proceso de fabricación del transformador, y se debe controlar estrictamente el polvo. Controle estrictamente el grado en que el producto se ve afectado por el polvo en el proceso de producción y establezca un taller sellado a prueba de polvo.
Procesamiento centralizado de piezas aislantes.
Es muy importante que contenga polvo metálico porque una vez adherida la lámina aislante al polvo metálico, es difícil eliminarlo por completo. Por tanto, es necesario centralizar el tratamiento en el taller de aislamiento y habilitar una zona que debe estar aislada de otras zonas productoras de polvo.
Controle estrictamente las rebabas de procesamiento de la placa de acero al silicio.
Las partes del núcleo del transformador están formadas por cortes longitudinales y transversales. Estos cortes tienen distintos grados de rebabas. Las rebabas no sólo provocan cortocircuitos entre chips, sino que también aumentan las pérdidas y aumentan el espesor del núcleo. Es más: cuando el núcleo de hierro se inserta en el yugo o se somete a vibraciones durante el funcionamiento, pueden caer rebabas sobre el fuselaje y producirse una descarga. Incluso si las rebabas caen al fondo de la caja, pueden disponerse de manera ordenada bajo la influencia del campo eléctrico, provocando una posible descarga al suelo. Por lo tanto, la rebaba central debe ser lo más pequeña posible. La rebaba de la parte central del producto de 110KV no debe ser superior a 0,03 mm.
Cables, terminales prensados en frío.
El uso de terminales prensados con plomo es una medida eficaz para reducir la cantidad de descargas parciales. Cuando se utiliza soldadura de cobre con fósforo, se forma una gran cantidad de escoria, que es fácil de difundir hacia el cuerpo y el aislante. Además, el área límite de la fuente debe estar separada por cables de amianto sumergidos para que el agua pueda entrar en el aislamiento. Si la humedad no se elimina por completo después de aislar el devanado, aumentará la descarga parcial del transformador.
Borde del componente redondeado
El propósito de redondear los bordes de las piezas:
Mejore la distribución de energía del campo y aumente el voltaje de arranque de descarga. Por lo tanto, las piezas estructurales metálicas como abrazaderas, placas de tracción, almohadillas y bordes de soporte, placas de presión y bordes de salida, las paredes del elevador de caja y la cubierta de blindaje magnético en el interior de la pared de la caja en el núcleo de hierro deben redondearse.
Evita que la fricción genere limaduras de hierro. Por ejemplo, la parte de contacto del orificio para colgar del clip con el cordón o el gancho debe ser redonda.
Entorno del producto y revestimiento de la carrocería en el proceso de montaje final.
Después de secar la cáscara al vacío, se debe clasificar la cáscara antes de envasarla. Cuanto más grande sea el producto, más compleja será la estructura y mayor será el tiempo de finalización. Cuando el vástago se comprime y se fija firmemente, el vástago queda expuesto al aire, durante el cual se produce la absorción de humedad y la dispersión de polvo. Por lo tanto, la carrocería del automóvil debe limpiarse en áreas a prueba de polvo, como cuando esté terminada (o expuesta al aire). tiempo) más de 8 horas, se debe secar nuevamente. Una vez finalizado el casco, comienza la etapa de aspirado y llenado del tanque. Dado que el aislamiento del tallo absorbe humedad durante la fase de recorte del tallo, es necesario deshumidificar el tallo. Esta es una medida importante para garantizar la rigidez dieléctrica de los productos de alto voltaje. El método utilizado es aspirar el producto. Determinar el tiempo de vacío según el cuerpo.
Lubricación al vacío
El propósito de la inyección de aceite al vacío es inyectar aceite de transformador al vacío, eliminar los puntos muertos en la estructura de aislamiento del producto aspirando el transformador, evacuar completamente el aire y luego absorber completamente el cuerpo del transformador. Después de la inyección de aceite, espere al menos 72 horas antes de probar el transformador, porque el grado de penetración del material aislante está relacionado con el espesor del material aislante, la temperatura del aceite aislante y el tiempo de inmersión. Cuanto mayor sea el grado de penetración, menos probabilidades habrá de eyacular, así que asegúrate de haber pasado suficiente tiempo de absorción.
Sellado del depósito de combustible y piezas.
La calidad de la estructura de sellado está directamente relacionada con la fuga del transformador. Si hay un punto de fuga, la humedad inevitablemente ingresará al interior del transformador, lo que hará que el aceite del transformador y otras partes aislantes absorban la humedad, que es uno de los factores de descarga parcial. Por lo tanto, debe cumplir con valores de sellado razonables.
Partes de un transformador
Centro
El núcleo del transformador se utiliza para soportar los devanados. Está hecho de hierro dulce para reducir la pérdida por corrientes parásitas y la pérdida por histéresis, y proporciona una ruta de baja reluctancia al flujo de flujo magnético. El diámetro del núcleo de un transformador es directamente proporcional a la pérdida de cobre e inversamente proporcional a la pérdida de hierro.
Devanados
Los devanados constan de varias vueltas de bobina de cobre agrupadas, cada haz conectado para formar un devanado completo. Los devanados pueden basarse en el suministro de entrada-salida o en el rango de voltaje. Los devanados que se basan en el suministro se clasifican en devanados primarios y secundarios, es decir, los devanados a los que se aplica la tensión de entrada y salida respectivamente. Por otro lado, los devanados según el rango de voltaje se pueden clasificar en devanados de alto y bajo voltaje.
Materiales aislantes
Se utilizan materiales aislantes como papeles y cartones para aislar los devanados primarios y secundarios entre sí, así como el núcleo del transformador. Estos devanados están hechos de cobre debido a su alta conductividad y ductilidad. La alta conductividad minimiza la cantidad de cobre necesaria y minimiza las pérdidas. Además, la alta ductilidad da como resultado una fácil flexión de los conductores en un devanado apretado alrededor del núcleo que también minimiza la cantidad de cobre y el volumen de devanado.
Aceite de transformador
El aceite del transformador aísla y enfría el conjunto del núcleo y la bobina. El núcleo y los devanados del transformador deben estar completamente sumergidos en el aceite que normalmente contiene aceites minerales hidrocarbonados.
Conservador
El conservador es un tambor cilíndrico metálico hermético instalado encima del transformador que conserva el aceite del transformador. Tiene ventilación en la parte superior y se llena solo hasta la mitad con aceite para permitir la expansión y contracción durante las variaciones de temperatura. Sin embargo, el tanque principal del transformador al que está conectado el conservador se llena completamente con aceite a través de una tubería.
Descanso
El respiradero es un recipiente cilíndrico lleno de gel de sílice, que se utiliza para mantener libre de humedad el aire que ingresa al tanque. Esto se debe a que el aceite aislante al reaccionar con la humedad puede afectar el aislamiento y provocar fallas internas, por lo que es imprescindible mantener el aire libre de humedad. En el respiradero, cuando el aire pasa a través del gel de sílice, los cristales de sílice absorben el contenido de humedad.
cambiador de grifo
Para equilibrar las variaciones de voltaje dentro del transformador, se utilizan cambiadores de tomas. Hay dos tipos de cambiadores de tomas: con carga y sin carga. En los cambiadores de tomas con carga, las tomas se pueden cambiar sin aislar el transformador del suministro, mientras que sin carga, el transformador debe desconectarse del suministro.
tubos de enfriamiento
Como sugiere el nombre, los tubos de enfriamiento se utilizan para enfriar el aceite del transformador. La circulación de aceite dentro del transformador puede ser natural o forzada. En el caso de la circulación natural, cuando la temperatura del aceite aumenta, el aceite caliente sube naturalmente hacia arriba y el aceite frío baja, mientras que en el caso de la circulación forzada se utiliza una bomba eterna.
Relevo Buchholz
Colocado sobre el tubo de conexión que va desde el tanque principal al tanque conservador, el relé Buchholz detecta las fallas que ocurren dentro del transformador. Funciona gracias a los gases emitidos por la descomposición del aceite del transformador durante fallas internas. Por lo tanto, este dispositivo se utiliza para detectar y, a su vez, proteger el transformador de fallas internas.
Ventilación de explosión
El aceite hirviendo del transformador se expulsa durante fallas internas a través del respiradero de explosión para evitar la explosión del transformador. Generalmente se coloca por encima del nivel del tanque del invernadero.
Métodos de mantenimiento del transformador
Limpie la carcasa del transformador y el radiador con regularidad para evitar que la acumulación de polvo e impurezas afecten el efecto de intercambio de calor, al mismo tiempo que reduce la temperatura para garantizar el funcionamiento normal del transformador. Preste atención a la seguridad al limpiar para evitar accidentes por descargas eléctricas.
Verifique periódicamente el sistema de aislamiento del transformador, incluido el aceite aislante, el seccionador, el aislador y el interruptor de conexión a tierra, para asegurarse de que esté intacto y pueda evitar fugas y fallas de cortocircuito. Si hay un problema, debe solucionarse a tiempo.
Verifique periódicamente el nivel de aceite del transformador y la calidad del aceite para garantizar que el nivel de aceite sea apropiado y la calidad del aceite sea buena. Si la calidad del aceite es mala o está contaminada, reemplácelo a tiempo. Al mismo tiempo, compruebe periódicamente el sellado del depósito de aceite para evitar fugas de aceite.
Verifique el sistema de enfriamiento del transformador, incluida la bomba de aceite, la bomba de agua, el ventilador y el radiador, para garantizar su funcionamiento normal. Si hay una falla, se debe solucionar a tiempo para evitar el sobrecalentamiento del transformador y afectar el funcionamiento.
Verifique periódicamente las conexiones eléctricas y los terminales del transformador para garantizar un contacto y fijación normales. Si hay algún problema, debe solucionarse a tiempo para evitar fallas eléctricas y accidentes de seguridad.
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