Los transformadores juegan un papel importante en la ingeniería eléctrica, realizando las funciones de transformación, aislamiento, medida y protección. Una de las tareas más comunes de los dispositivos de este tipo es la regulación de los parámetros de corriente individuales. En particular, los transformadores de tensión (VT) convierten el rendimiento de la red eléctrica primaria en valores óptimos, desde el punto de vista de los consumidores.
Diseño general del equipo
La base técnica del transformador está formada por un relleno electromagnético que proporciona los procesos funcionales del dispositivo. Las dimensiones del equipo pueden variar según los requisitos de carga de potencia en el circuito. En un diseño típico, el transformador tiene dispositivos de entrada y salida de corriente, y los principales elementos de trabajo realizan tareas de conversión de voltaje. Un conjunto de aisladores, fusibles y un dispositivo de protección de relés son responsables de garantizar la confiabilidad y seguridad de los procesos tecnológicos. En el diseño de un moderno transformador de baja tensión. También se proporcionan sensores para registrar parámetros operativos individuales, cuyos indicadores se envían al panel de control y se convierten en la base para los comandos a las autoridades reguladoras. El funcionamiento de los componentes eléctricos en sí mismo requiere fuente de alimentación, por lo tanto, en algunas modificaciones, los convertidores se complementan con fuentes de energía autónomas: generadores, acumuladores o baterías.
Núcleos de transformadores
Los elementos de trabajo clave de VT son los llamados núcleos (núcleos magnéticos) y devanados. Los primeros son de dos tipos: varilla y armadura. Para la mayoría de los transformadores de baja frecuencia de hasta 50 Hz, se utilizan núcleos de varilla. En la fabricación del circuito magnético, se utilizan metales especiales, cuyas características determinan las propiedades de trabajo de la estructura, por ejemplo, el rendimiento y la magnitud de la corriente sin carga. El núcleo de un transformador de tensión está formado por finas láminas de aleación, aisladas entre capas de barniz y óxido. El grado de influencia de las corrientes de Foucault del circuito magnético dependerá de la calidad de este aislamiento. También hay un tipo especial de núcleos de composición tipográfica, que forman estructuras de sección arbitraria, pero cerca de una forma cuadrada. Esta configuración le permite crear circuitos magnéticos universales, pero también tienen debilidades. Por lo tanto, es necesario apretar bien los plásticos metálicos, ya que los espacios más pequeños reducen el factor de llenado del área de trabajo de la bobina.
Devanados del transformador de tensión
Por lo general, se utilizan dos devanados: primario y secundario. Están aislados entre sí y del núcleo. El primer nivel de bobinado se distingue por una gran cantidad de vueltas realizadas con un alambre delgado. Esto le permite dar servicio a redes de alto voltaje (hasta 6000-10 000 V) requeridas para necesidades básicas de conversión. El devanado secundario está diseñado para el suministro paralelo de instrumentos de medición, dispositivos de relé y otros equipos eléctricos auxiliares. Al conectar el devanado de los transformadores de tensión, es importante tener en cuenta las marcas en los terminales de salida. Por ejemplo, los relés de dirección de potencia, multímetros, amperímetros, vatímetros y varios medidores están conectados a las bobinas a través del comienzo del devanado primario (designación A), la línea final (X), el comienzo del devanado secundario (a) y su final (x). También se puede utilizar un devanado adicional con prefijos especiales en la designación.
Accesorios de montaje y puesta a tierra
La lista de elementos adicionales y dispositivos funcionales puede variar según el tipo y las características del transformador. Por ejemplo, las estructuras petroleras con un indicador de voltaje primario de hasta 10 kV o más están provistas de accesorios para llenar, drenar y tomar muestras de lubricantes técnicos. Para el aceite, también se proporciona un tanque con boquillas y reguladores que controlan el suministro fluido de fluido a las áreas objetivo. Los juegos de accesorios típicos suelen incluir soportes con pernos, espigas, componentes de relés, juntas eléctricas de cartón, elementos de brida, etc. En cuanto a la puesta a tierra, entoncesLos transformadores con una tensión en el devanado primario de hasta 660 V están provistos de abrazaderas con fijación roscada de pernos, espárragos y tornillos de tamaño M6. Si el indicador de tensión es superior a 660 V, entonces el accesorio de puesta a tierra deberá tener conexiones de hardware de formato no inferior a M8.
El principio de funcionamiento de TH
Las funciones y procesos principales de la inducción electromagnética son realizados por un complejo que incluye un núcleo metálico con un conjunto de placas transformadoras, devanados primarios y secundarios. La calidad del dispositivo dependerá de la precisión del cálculo básico de la amplitud y el ángulo de la corriente. La inducción mutua entre varios devanados es responsable de la transformación en un campo electromagnético. La corriente alterna en un transformador de voltaje de 220 V cambia constantemente y pasa a través de un solo devanado. Según la ley de Faraday, se induce una fuerza electromotriz una vez por segundo. En un sistema de bobinado cerrado, la corriente predeterminada fluirá a través del circuito y se acercará al núcleo de metal. Cuanto menor sea la carga en el devanado secundario del transformador, más se acercará el factor de conversión real al valor nominal. Trabajar con la conexión del devanado secundario a los dispositivos de medición dependerá especialmente del grado de conversión, ya que las fluctuaciones de carga más pequeñas afectarán la precisión de las mediciones ingresadas en el circuito del instrumento.
Tipos de transformadores
Hoy en día, los siguientes tipos de NT son los más comunes:
- Transformador en cascada: un dispositivo en el que el devanado primario se divide en varias secciones sucesivas, y los devanados de ecualización y conexión son responsables de transferir energía entre ellos.
- TT con conexión a tierra: diseños monofásicos, en los que un extremo del devanado primario está firmemente conectado a tierra. También pueden ser transformadores de tensión trifásicos con neutro puesto a tierra desde el devanado primario.
- VT descubierto: un dispositivo con aislamiento completo del devanado con accesorios adyacentes.
- TT de dos devanados - transformadores con un devanado secundario.
- Los TT de tres devanados son transformadores que, además del devanado primario, también tienen un devanado principal y un secundario adicional.
- TP Capacitivos - diseños caracterizados por la presencia de separadores capacitivos.
Características de los VT electrónicos
Según los principales indicadores metrológicos, este tipo de transformadores difiere poco de los dispositivos eléctricos. Esto se debe a que en ambos casos se utiliza el canal de conversión tradicional. Las principales características de los transformadores electrónicos son la ausencia de aislamiento de alta tensión, lo que finalmente contribuye a un mayor efecto técnico y económico de la operación del equipo. En redes de alta tensión con una tensión primaria de un transformador de tensión de hasta 660 V, el convertidor se conecta a la red central de forma galvánica. La información sobre la corriente medida se transmite a un alto potencial, como es el caso de un convertidor de analógico a digital con una salida óptica. Sin embargolas dimensiones y el peso de los modelos electrónicos son tan pequeños que permiten instalar unidades transformadoras en la infraestructura de buses de cables de alta tensión incluso sin conectar aisladores adicionales ni hardware de montaje.
Especificaciones del transformador
El principal valor técnico y operativo es el potencial de tensión. En el devanado primario, puede alcanzar los 100 kV, pero en su mayor parte esto se aplica a estaciones industriales de gran tamaño que contienen varios módulos de conversión. Como regla general, no se admiten más de 10 kV en el devanado primario. Un transformador de voltaje para redes monofásicas con un neutro conectado a tierra funciona a 100 V. En cuanto al devanado secundario, sus indicadores de voltaje nominal son de 24-45 V en promedio. Una vez más, los dispositivos de medición de baja energía reciben servicio en estos circuitos, que no requieren una carga de alta potencia. Sin embargo, los devanados secundarios a veces tienen altos potenciales de más de 100 V en redes trifásicas. Además, al evaluar las características de un transformador, es importante tener en cuenta la clase de precisión: estos son valores de 0, 1 a 3, que determinan el grado de desviación en la conversión de los indicadores eléctricos objetivo.
Efecto de ferroresonancia
Los dispositivos electromagnéticos a menudo están sujetos a varios tipos de influencias negativas y daños asociados con violaciones en el aislamiento. Uno de los procesos de destrucción de devanados más comunes es la perturbación por ferrorresonancia. Provoca daños mecánicos y sobrecalentamiento.devanados La razón principal de este fenómeno se denomina no linealidad de la inductancia, que se produce en situaciones de respuesta inestable del circuito magnético al campo magnético circundante. Para proteger el transformador de voltaje de los efectos ferrorresonantes, son posibles medidas externas, incluida la inclusión de capacitancias y resistencias adicionales al dispositivo conmutado. En los sistemas electrónicos, la posibilidad de no linealidad inductiva también se puede minimizar mediante la programación de secuencias de apagado del equipo.
Uso del equipo
El funcionamiento de los dispositivos transformadores que convierten voltaje se rige por las reglas para el uso de la ingeniería eléctrica. Teniendo en cuenta los valores operativos óptimos, los especialistas introducen subestaciones en la infraestructura de suministro de la instalación objetivo. Las funciones principales de los sistemas permiten dar servicio a edificios y empresas con potentes centrales eléctricas, y el voltaje secundario del transformador de hasta 100 V controla la carga para consumidores menos exigentes, como medidores y dispositivos metrológicos. Dependiendo de los parámetros técnicos y estructurales, HP se puede utilizar en la industria, en la industria de la construcción y en los hogares. En cada caso, los transformadores brindan control de energía eléctrica al ajustar las clasificaciones de potencia de entrada para que coincidan con los requisitos nominales del sitio en particular.
Conclusión
Los transformadores electromagnéticos proporcionan un sistema bastante antiguo, pero en demanda hasta el día de hoy.el principio de regulación de potencia en circuitos eléctricos. La obsolescencia de estos equipos está asociada tanto al diseño del equipo como a su funcionalidad. Sin embargo, esto no impide el uso de transformadores de corriente y voltaje para tareas críticas de administración de energía en grandes empresas. Además, no se puede decir que los convertidores de este tipo no estén sujetos a mejoras en absoluto. Aunque los principios básicos de operación e incluso la implementación técnica en su conjunto siguen siendo los mismos, los ingenieros han estado trabajando activamente recientemente en sistemas de protección y control. Como resultado, esto afecta la seguridad, confiabilidad y precisión de los transformadores.
