Transformadores: propósito, clasificación, datos nominales para transformadores.

Transformadores: convertidores estáticos electromagnéticos de energía eléctrica. Los transformadores son dispositivos electromagnéticos que se utilizan para convertir corriente alterna de un voltaje en corriente alterna de otro voltaje a la misma frecuencia y para transferir electromagnéticamente energía eléctrica de un circuito a otro.

«Un transformador es un dispositivo electromagnético estático diseñado para convertir un sistema de corriente alterna — primario — en otro — secundario con la misma frecuencia, que suele tener otras características, en particular tensión diferente y corriente diferente» (Piotrovsky LM Máquinas eléctricas).

El objetivo principal de los transformadores es cambiar el voltaje de CA. Los transformadores también se utilizan para convertir el número de fases y la frecuencia.

Se denominan transformadores de corriente a los dispositivos diseñados para convertir una corriente de cualquier magnitud en una corriente admisible para mediciones con instrumentos normales, así como para alimentar diversos relés y bobinas de electroimanes.El número de vueltas del devanado secundario del transformador de corriente w2> w1.

Una característica de los transformadores de corriente es su funcionamiento en un modo próximo al cortocircuito, ya que su devanado secundario siempre está cerrado con una pequeña resistencia.

Los transformadores de voltaje se denominan dispositivos diseñados para convertir corriente alterna de alto voltaje en corriente alterna de bajo voltaje y alimentar bobinas paralelas de medidores y relés. El principio de funcionamiento y diseño de los transformadores de tensión es similar al principio de funcionamiento de los transformadores de potencia. El número de vueltas del devanado secundario es w2 <w1, ya que todos los transformadores de tensión de medida son de tipo reductor.

El principio de funcionamiento de los transformadores de tensión:

La peculiaridad de la operación del transformador de medición de voltaje es que su devanado secundario siempre está cerrado a una alta resistencia, y el transformador funciona en un modo cercano al modo inactivo, ya que los dispositivos conectados consumen una corriente insignificante.

Los más comunes son los transformadores de voltaje de suministro, que son producidos por la industria eléctrica para una capacidad de más de un millón de kilovoltios-amperios y para voltajes de hasta 1150 — 1500 kV.

Diseño del transformador de potencia:

Para la transmisión y distribución de energía eléctrica es necesario aumentar la tensión de los turbogeneradores e hidrogeneradores instalados en las centrales eléctricas de 16 — 24 kV a las tensiones de 110, 150, 220, 330, 500, 750 y 1150 kV utilizadas en las líneas de transmisión y luego reducir esto nuevamente a 35; diez; 6; 3; 0,66; 0,38 y 0,22 kV para uso energético en la industria, la agricultura y la vida cotidiana.

Dado que en los sistemas eléctricos se producen múltiples transformaciones, la potencia de los transformadores es de 7 a 10 veces mayor que la potencia instalada de los generadores en las centrales eléctricas.

Los transformadores de potencia se fabrican principalmente para una frecuencia de 50 Hz.

Los transformadores de baja potencia se utilizan ampliamente en diversas instalaciones eléctricas, sistemas de procesamiento y transmisión de información, navegación y otros dispositivos. El rango de frecuencia en el que pueden operar los transformadores es de unos pocos hercios a 105 Hz.

Según el número de fases, los transformadores se dividen en monofásicos, bifásicos, trifásicos y multifásicos. Los transformadores de potencia se fabrican principalmente en diseño trifásico. Para uso en redes monofásicas se producen transformadores monofasicos.

Clasificación de transformadores por el número y esquemas de conexión de los devanados.

Los transformadores tienen dos o más devanados que están conectados inductivamente entre sí. Los devanados que consumen energía de la red se denominan primarios... Los devanados que suministran energía eléctrica al consumidor se denominan secundarios.

Los transformadores polifásicos tienen devanados conectados en una estrella o polígono multihaz. Los transformadores trifásicos tienen una conexión estrella-triángulo de tres haces.

Diagramas de conexión del devanado de un transformador de potencia:

Transformadores elevadores y reductores

Dependiendo de la relación de los voltajes de los devanados primario y secundario, los transformadores se dividen en elevadores y reductores... Transformador elevador en V el devanado primario es de bajo voltaje y el secundario es alto. Transformador reductor en V inverso, el secundario es de bajo voltaje y el primario es alto.

Se llaman transformadores con un devanado primario y uno secundario con doble devanado... Transformadores bastante extendidos con tres devanados tres devanados por cada fase, por ejemplo dos en el lado de baja tensión, uno en el lado de alta tensión o viceversa. Los transformadores polifásicos pueden tener múltiples devanados para alta y baja tensión.

Clasificación de transformadores por diseño.

Por diseño, los transformadores de potencia se dividen en dos tipos principales: aceite y seco.

Transformadores de aceite V El circuito magnético con devanados está ubicado en un depósito lleno de aceite de transformador, que es un buen aislante y agente refrigerante.

Los transformadores secos se enfrían con aire. Se utilizan en locales residenciales e industriales donde no se desea el funcionamiento de un transformador sumergido en aceite. El aceite del transformador es inflamable y puede dañar otros equipos si el tanque no está sellado. Lea más sobre este tipo de transformador aquí: Transformadores secos

De acuerdo con los documentos normativos, las características de diseño del transformador se reflejan en la designación de su tipo y sistemas de enfriamiento.

Tipo de transformador:

• Autotransformador (para monofásico O, para trifásico T)-A
• Bobina de bajo voltaje — P
• Blindaje dieléctrico líquido con capa de nitrógeno sin expansor — Z
• Ejecución en resina colada — L
• Transformador de tres devanados — T
• Transformador de interruptor de carga-N
• Transformador seco enfriado por aire natural (generalmente la segunda letra en la designación de tipo), o versión para las necesidades auxiliares de las centrales eléctricas (generalmente la última letra en la designación de tipo) — C
• Sello de cable — K
• Brida de entrada (para centros de transformación completos) — F

Transformador de aceite de potencia TM-160 (250) kVA

Sistemas de refrigeración de transformadores secos:

• Aire natural con diseño abierto — S
• Aire natural con diseño protegido — SZ
• Diseño sellado con aire natural — SG
• Aire con circulación forzada de aire — SD

Sistemas de refrigeración para transformadores de aceite:

• Circulación natural de aire y aceite — M
• Circulación de aire forzado y circulación de aceite natural — D
• Circulación de aire natural y circulación de aceite forzada con flujo de aceite no dirigido — MC
• Circulación de aire natural y circulación de aceite forzada con flujo de aceite dirigido — NMC
• Circulación forzada de aire y aceite con flujo de aceite no direccional — CC
• Circulación forzada de aire y aceite con flujo de aceite direccional — NDC
• Circulación forzada de agua y aceite con flujo no direccional de aceite — C
• Circulación forzada de agua y aceite con flujo de aceite dirigido — NC

Sistemas de refrigeración para transformadores con dieléctrico líquido no inflamable:

• Refrigeración dieléctrica líquida con circulación forzada de aire — ND
• Enfriamiento de flujo dieléctrico líquido dirigido por aire forzado dieléctrico líquido no inflamable - NND

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Transformadores automotrices

Junto con los transformadores, son ampliamente utilizados autotransformadores, donde hay una conexión eléctrica entre los devanados primario y secundario. En este caso, la potencia de un devanado del autotransformador a otro se transmite tanto por un campo magnético como por comunicación eléctrica.Los autotransformadores se construyen para alta potencia y alta tensión y se utilizan en sistemas de potencia y también se utilizan para la regulación de tensión en instalaciones de baja potencia.

Datos nominales para transformadores

Los datos nominales del transformador, para el que está diseñado con una garantía de fábrica de 25 años, se indican en la placa de identificación del transformador:

• potencia aparente nominal Snom, KV-A,

• tensión nominal de línea Ulnom, V o kV,

• corriente nominal de la línea AzIn A,

• frecuencia nominal es, Hz,

• número de fases,

• circuito y grupo para conectar bobinas,

• tensión de cortocircuito Uc,%,

• modo de operación,

• método de enfriamiento.

La placa también contiene los datos necesarios para la instalación: peso total, peso del aceite, peso de la parte móvil (activa) del transformador. El tipo de transformador se especifica de acuerdo con GOST para las marcas y el fabricante del transformador.

Potencia nominal de un transformador monofásico Snom =U1nom I1nom, trifásico

donde U1lnom, U1phnom, I1lnom e I1fnom — nominal respectivamente valores de línea y fase de voltajes y corrientes.

El voltaje nominal del transformador es el voltaje sin carga de línea a línea de los devanados primario y secundario del transformador. Por corrientes nominales de los devanados primario y secundario del transformador, las corrientes se toman calculadas según la potencia nominal a la tensión nominal primaria y secundaria.

Debido a sus métodos comunes de construcción y cálculo, los transformadores se pueden clasificar como reactores, estranguladores de saturación y dispositivos de almacenamiento inductivo superconductor.