Comprensión de los transformadores de potencia: funciones, tipos y principios de funcionamiento

¿Sabes que se utilizan varios tipos de transformadores en la gestión de la energía eléctrica? Entre los dispositivos más importantes se encuentran los transformadores de potencia. Estos transformadores se utilizan en casi todas las industrias para aumentar o reducir los niveles de tensión requeridos. Pero, aunque se encuentran comúnmente en la industria, es posible que te preguntes qué son exactamente los transformadores de potencia y cómo funcionan.

Por lo tanto, hemos creado un artículo informativo que explica toda la información que uno debe tener sobre los transformadores de energía eléctrica, incluidas sus funciones, sus clasificaciones y sus principios operativos.

1) ¿Qué son los transformadores de potencia?

Un transformador de potencia es un dispositivo estático que conecta dos o más circuitos y es capaz de transferir energía eléctrica entre los circuitos sin cambiar la frecuencia. El dispositivo funciona con una fuente de corriente alterna y no tiene componentes móviles o giratorios.

Los transformadores de potencia se dividen en tres categorías según su uso:

• Transformadores de gran potencia: Generalmente de 100 MVA y más de capacidad.
• Transformadores de potencia media: Aproximadamente 100 MVA.
• Transformadores de baja potencia: Estos están clasificados en el rango de 500 a 7500 kVA.

Para suministrar voltaje, un transformador se divide en dos partes, una sección tiene un circuito de baja tensión y alta corriente y la otra sección tiene un circuito de baja corriente y alta tensión. El funcionamiento del transformador de potencia se puede controlar según la ley de inducción de Faraday que rige la red eléctrica, lo que implica que cualquier equipo de potencia conectado al sistema de potencia funciona a las velocidades asignadas por el transformador.

➔  Transformadores de potencia Delixi

Nosotros, en Delixi Nuestro objetivo es proporcionar transformadores de potencia de todas las capacidades nominales, que normalmente van desde 30 KVA hasta 20,000 XNUMX KVA. Nuestros transformadores se utilizan para todos los usos interiores y exteriores. Nuestro producto es el Transformador de potencia serie SZ11-33kV.

Este transformador es una bestia construida para funcionar con alta eficiencia y baja pérdida de energía. En cuanto a las condiciones ambientales, puede soportar una altura de hasta 1000 m sobre el nivel del mar y temperaturas del aire entre -45 °C y +40 °C.

2) Principio de funcionamiento de los transformadores de potencia

Generalmente, un transformador consta de dos devanados principales: uno es el devanado primario y el segundo es el devanado secundario, ambos enrollados alrededor del mismo núcleo magnético.

El principio de funcionamiento del transformador de potencia se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday. Establece que un cambio en el flujo magnético a través de una bobina crea una fuerza electromotriz (FEM) en la bobina. Esto se puede entender mejor en unos pocos pasos que se explican a continuación:

Paso 1) Una corriente alterna (CA) pasa a través del devanado primario del transformador y produce un campo magnético que varía con el tiempo en el devanado primario.

Paso 2) El flujo de flujo magnético procede a través del núcleo del transformador, que interconecta los devanados primario y secundario.

Paso 3) El cambio en un campo magnético induce un voltaje en el devanado secundario según la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Paso 4) El voltaje inducido está determinado por la relación de vueltas, que es la relación entre el número de vueltas del devanado secundario y las vueltas primarias.

Cuando el número de vueltas del devanado secundario es mayor que el de vueltas del primario, se dice que es un transformador elevador. Por el contrario, un transformador disminuye el voltaje cuando el devanado secundario tiene menos vueltas y se dice que reduce el voltaje.

Paso 5) Por último, la potencia se transmite a través del devanado secundario a la carga conectada.

3) Tipos de transformadores de potencia

Existen algunos parámetros mediante los cuales los transformadores de potencia se pueden agrupar en clases. Estos parámetros incluyen:

• Basado en el diseño del núcleo y del bobinado
• Basado en la relación de giro
• Bases en fases
• Basado en materiales básicos

➔  Basado en el diseño del núcleo y del devanado

i) Transformadores tipo baya: Estos se han fabricado de tal manera que el núcleo parece los radios de una rueda con muchos circuitos magnéticos independientes, normalmente más de dos. La ventaja de esto es que hace uso de circuitos magnéticos distribuidos.

ii) Transformadores de tipo núcleo: El núcleo está formado por dos tiras de acero unidas en forma de L que se apilan para formar capas. Al construir transformadores, se deben evitar las uniones continuas para ayudar a reducir la reluctancia en las uniones. Las extremidades y el yugo del núcleo transportan el flujo magnético.

iii) Transformadores tipo carcasa: En estos transformadores, las bobinas primaria y secundaria están completamente encerradas en el núcleo metálico. Se colocan capas de una tira de acero de tipo E y otra de tipo I para formar el núcleo. La rama central del núcleo transporta la totalidad del flujo magnético, mientras que la mitad del flujo es absorbido por las ramas laterales.

➔  Basado en la relación de vueltas (Ns/Np)

iv) Transformadores de aislamiento: Tienen el mismo número de vueltas primarias y secundarias, lo que equivale a una relación de 1:1. Su función básica es aislar la carga de la fuente de energía. A menudo, estos transformadores se utilizan con computadoras, instrumentos de medición, máquinas, dispositivos médicos y otros dispositivos sensibles.

v) Transformadores reductores: Tienen una relación de vueltas inferior a uno, en cuyo caso el número de vueltas en el primario es mayor que en el secundario. Transforman una entrada de alto voltaje y baja corriente en el lado primario en una salida de bajo voltaje y alta corriente en el lado secundario.

vi) Transformadores elevadores: El transformador normalmente tiene más vueltas en el devanado secundario que en el primario, por lo que la relación de vueltas es mayor que uno. Este cambio de diseño toma un amperaje de entrada de baja energía a alto voltaje y lo convierte en una salida de baja energía a alta corriente.

➔  Basado en fases

vii) Autotransformadores: Los autotransformadores funcionan según el principio de autoinducción a través de una estructura de múltiples devanados y dispositivos en cascada que comprende devanados conectados con una sola espira en varios terminales para obtener cualquier voltaje deseado sin utilizar un transformador dedicado. Se utilizan en motores de inducción, redes de transporte urbano, ferrocarriles, audio y diversos sistemas de turboalimentación de luz.

viii) Transformadores monofásicos: Estos transformadores tienen un único devanado primario y secundario y, por lo tanto, tienen un único voltaje alterno, cuya salida es una onda sinusoidal. Son diseños que se utilizan comúnmente en aplicaciones residenciales y comerciales ligeras en áreas suburbanas con menor demanda de energía.

ix) Transformadores trifásicos: Construidos con tres pares de devanados primarios y secundarios, estos transformadores pueden estar formados por la conexión de tres transformadores monofásicos independientes, o los devanados pueden estar incorporados dentro de un único núcleo laminado. Producen una corriente alterna trifásica a través de varios conductores. Son ventajosos para el suministro de energía a motores de servicio pesado y sistemas de distribución de energía.

➔  Basado en material básico

x) Transformadores de núcleo de aire: No existe núcleo físico y solo los devanados primario y secundario están aislados y enrollados en un material sólido que, en la mayoría de los casos, es un material dieléctrico. Estos transformadores tienen una aplicación típica en el rango de radiofrecuencia y son adecuados para un funcionamiento riguroso a alta frecuencia.

xi) Transformadores con núcleo de ferrita: Los núcleos están compuestos de material de ferrita, que es un tipo de material cerámico que consiste en óxidos de hierro junto con otros ingredientes como zinc, níquel y manganeso. Los materiales de ferrita tienen bajas pérdidas por corrientes parásitas, lo que permite una alta permeabilidad magnética, por lo que los núcleos de ferrita se utilizan para aplicaciones de alta frecuencia en electrónica.

xii) Transformadores con núcleo de hierro: Los transformadores con núcleo de hierro están construidos a partir de láminas de hierro laminadas que proporcionan una reluctancia magnética muy baja. Son el tipo de transformador más común para varias aplicaciones debido a las áreas de flujo magnético de alta eficiencia.

xiii) Transformadores de núcleo toroidal: Los transformadores de núcleo toroidal tienen núcleos en forma de anillo, generalmente hechos de hierro o ferrita, alrededor de los cuales se enrollan los devanados. La configuración estructural mejora la eficiencia de la bobina al minimizar la fuga de flujo magnético y, por lo tanto, maximizar la inductancia y los factores Q. Los transformadores toroidales se utilizan fácilmente en telecomunicaciones, distribución de energía y sistemas de control industrial.

4) Funciones de los transformadores de potencia

La transmisión y distribución de electricidad se puede realizar de forma rápida, segura e incluso económica utilizando transformadores de potencia. A continuación se presenta una descripción de las funciones generales que realizan los transformadores de potencia:

? Transformación de voltaje:

• Voltaje elevador: Los transformadores de potencia en las centrales generadoras elevan los voltajes a niveles bastante altos para la transmisión a largas distancias y así minimizar la pérdida de energía.

• Voltaje reductor: Los transformadores de potencia reducen los voltajes a niveles aceptables para una transmisión y distribución segura a hogares, empresas e industrias en subestaciones más cercanas a los clientes.

? Aislamiento de circuitos eléctricos: Los transformadores de potencia sirven para separar una parte del sistema de energía de la otra proporcionando aislamiento eléctrico entre el lado de generación y el lado de distribución.

? Transmisión de potencia a largas distancias: Permite la transmisión de electricidad a largas distancias con menos pérdidas técnicas, elevando el nivel de tensión en la generación y reduciéndolo en la distribución mediante la acción del transformador, lo que contribuye a proporcionar un suministro de energía constante y fiable.

? Mantener el sistema estable y eficiente: Los transformadores de potencia ayudan a estabilizar la red eléctrica controlando los niveles de voltaje, garantizando así un flujo inteligente de energía eléctrica y evitando la congestión de las líneas de transmisión.

? Protección contra sobrecargas y averías: Los transformadores de potencia ayudan a proteger contra ciertas fallas eléctricas, como fusibles, disyuntores y relés, que pueden proteger contra sobrecargas, cortocircuitos y otras fallas eléctricas. Este tipo de protección puede reducir las posibilidades de falla del transformador, pérdida de suministro eléctrico y la posibilidad de incendios eléctricos, y mejora la confiabilidad del sistema y la seguridad de todo el sistema.

? Adaptación de la potencia para diferentes aplicaciones: Diferentes transformadores permiten ajustar las características de la fuente de alimentación según ciertos parámetros que pueden incluir el alto voltaje utilizado por máquinas industriales hasta los niveles de bajo voltaje utilizados por electrodomésticos.

➔ Conclusión

Los transformadores de potencia garantizan que nuestro mundo funcione sin problemas. Mejoran la transmisión de energía, reducen la pérdida de energía y garantizan que las fábricas, los hogares y otras estructuras reciban energía. Si alguna vez se ha preguntado cómo llega la electricidad a su casa o lugar de trabajo, entonces gracias a los transformadores que hacen este trabajo en silencio de antemano.

Tanto si trabajas en el sector energético como si simplemente te interesa, ¡estos dispositivos son realmente increíbles! Y si estás pensando en hacerte con uno, Delixi Tiene transformadores confiables y de alta calidad en los que puede confiar para el trabajo. ¡Pruebe Delixi y sienta la diferencia!