El dispositivo y el principio de funcionamiento de los transformadores de potencia.

Una unidad eléctrica con dos, tres o más devanados está instalada estáticamente en la red eléctrica. El transformador de potencia cambia el voltaje y la corriente alterna sin desviación de frecuencia. El convertidor que se utiliza en las fuentes de alimentación secundarias se denomina dispositivo reductor. Las estructuras elevadoras aumentan el voltaje, se utilizan en líneas eléctricas de alto voltaje con alta potencia, rendimiento y capacitancia.

Área de aplicación

El conjunto de instalaciones destinadas a la generación de energía eléctrica incluye los transformadores de potencia. Las centrales eléctricas utilizan la energía de un átomo, combustible orgánico, sólido o líquido, funcionan con gas o utilizan la energía de una corriente de agua, pero los convertidores de salida de la subestación son necesarios para el funcionamiento normal de las líneas de consumo y producción.

Las unidades se instalan en redes de instalaciones industriales, empresas rurales, complejos de defensa, desarrollos de petróleo y gas. El propósito directo de un transformador de potencia, para reducir y aumentar el voltaje y la corriente, se utiliza para la operación de transporte, vivienda, infraestructura minorista, instalaciones de distribución de red.

Partes y sistemas principales

La tensión de alimentación y la carga se aplican a las entradas, que se encuentran en el bloque de terminales interior o exterior. El contacto se fija con pernos o conectores especiales. En las unidades de aceite, las entradas están dispuestas en el exterior en los lados del tanque o en la tapa de la carcasa extraíble.

La transmisión de los devanados internos va a amortiguadores flexibles o espárragos roscados hechos de metales no ferrosos. Los transformadores de potencia y sus cajas están aislados de los montantes con una capa de porcelana o plástico. Los espacios se eliminan mediante juntas hechas de un material resistente a aceites y fluidos sintéticos.

Los enfriadores reducen la temperatura del aceite de la zona superior del depósito y lo trasladan a la capa inferior lateral. El dispositivo de enfriamiento del transformador de aceite de potencia está representado por:

• un circuito externo que elimina el calor del portador;
• aceite de calefacción del circuito interno.

Los refrigeradores son de diferentes tipos:

• radiadores: un conjunto de canales planos con soldadura al final, ubicados en placas para la comunicación entre los colectores inferior y superior;
• tanques corrugados: colocados en unidades de potencia baja y media, son tanto un contenedor para bajar la temperatura como un tanque de trabajo con una superficie doblada de las paredes y una caja inferior;
• ventiladores: están equipados con grandes módulos de transformadores para enfriamiento forzado del flujo;
• intercambiadores de calor - utilizados en unidades grandes para mover fluidos sintéticos usando una bomba, porquela organización de la circulación natural requiere mucho espacio;
• instalaciones agua-aceite - intercambiadores de calor tubulares según tecnología clásica;
• Las bombas de circulación son diseños herméticos con inmersión total del motor en ausencia de juntas de prensaestopas.

Los equipos de transformación de tensión se suministran con dispositivos de control para modificar el número de vueltas de trabajo. El voltaje en el devanado secundario se modifica usando el interruptor para el número de bobinas o se establece mediante pernos al elegir la ubicación de los puentes. Así es como se conectan los cables de un transformador puesto a tierra o desenergizado. Los módulos de regulación convierten el voltaje en rangos pequeños.

Dependiendo de las condiciones, los interruptores para el número de espirales se dividen en tipos:

• dispositivos que funcionan cuando la carga está apagada;
• elementos que funcionan cuando el devanado secundario se cortocircuita a la resistencia.

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El relé de gas se encuentra en el tubo de conexión entre los depósitos de expansión y de trabajo. El dispositivo evita la descomposición de compuestos orgánicos aislantes, aceites durante el sobrecalentamiento y daños menores al sistema. El dispositivo reacciona a la formación de gas en caso de mal funcionamiento, da una señal de alarma o apaga completamente el sistema en caso de cortocircuito o una caída peligrosa en el nivel del líquido.

Los termopares se colocan en la parte superior del tanque en bolsillos para medir la temperatura. Funcionan según el principio de cálculo matemático para identificar la parte más caliente de la unidad. Los sensores modernos se basan en tecnología de fibra óptica.

La unidad de regeneración continua se utiliza para restaurar y purificar el aceite. Como resultado del trabajo, se forma escoria en la masa, ingresa aire.Los dispositivos de regeneración son de dos tipos:

• módulos de termosifón, utilizando el movimiento natural de las capas calentadas hacia arriba y pasando a través del filtro, el posterior descenso de las corrientes enfriadas al fondo del tanque;
• Las unidades de calidad de adsorción bombean a la fuerza la masa a través de los filtros con una bomba, se ubican por separado en la base y se utilizan en los circuitos de grandes convertidores.

Los módulos de protección de aceite son un tanque de expansión de tipo abierto. El aire sobre la superficie de la masa pasa a través de desecantes de gel de sílice. El adsorbente a máxima humedad se vuelve rosa, lo que sirve como señal para reemplazarlo.

Se instala un sello de aceite en la parte superior del expansor. Es un dispositivo para reducir la humedad del aire, que funciona con aceite seco de transformador. El módulo se conecta al vaso de expansión con un tubo. En la parte superior se suelda un contenedor con separación interna en forma de varias paredes en forma de laberinto. El aire pasa a través del aceite, emite humedad, luego se limpia con gel de sílice y entra en el expansor.

Dispositivos de control

El dispositivo de alivio de presión evita un aumento de presión de emergencia debido a un cortocircuito o una fuerte descomposición del aceite y se proporciona en el diseño de unidades potentes de acuerdo con GOST 11677-1975. El dispositivo está hecho en forma de tubería de descarga, ubicada en ángulo con respecto a la cubierta del transformador. Al final hay una membrana sellada que puede desplegarse instantáneamente y dejar pasar el escape.

Además, en el transformador se instalan otros módulos:

1. Los sensores de nivel de aceite en el tanque, equipados con un dial o hechos en forma de tubo de vidrio de contenedores comunicantes, se colocan al final del expansor.
2. Los transformadores integrados se disponen dentro de la unidad o cerca del manguito de puesta a tierra en el lado de los aisladores pasantes o en las barras colectoras de baja tensión. En este caso, no hay necesidad de una gran cantidad de convertidores individuales en una subestación con aislamiento interno y externo.
3. El detector de impurezas y gases combustibles detecta hidrógeno en la masa de aceite y lo expulsa a través de la membrana. El dispositivo indica el grado inicial de formación de gas antes de que la mezcla concentrada haga funcionar el relé de control.
4. El medidor de flujo monitorea las pérdidas de aceite en subestaciones que operan según el principio de reducción forzada de temperatura. El dispositivo mide la diferencia de altura y determina la presión en ambos lados del obstáculo en el flujo. En unidades enfriadas por agua, los medidores de flujo leen el consumo de humedad. Los elementos están equipados con una alarma en caso de accidente y un dial para determinar indicadores.

Principio de funcionamiento y modos de funcionamiento

Un transformador simple está equipado con un núcleo de permalloy, ferrita y dos devanados. El circuito magnético incluye un conjunto de cintas, placas o elementos moldeados. Se mueve el flujo magnético que se produce bajo la acción de la electricidad. El principio de funcionamiento de un transformador de potencia es convertir los indicadores de corriente y voltaje mediante inducción, mientras que la frecuencia y la forma del gráfico del movimiento de partículas cargadas permanecen constantes.

En los transformadores elevadores, el circuito proporciona un mayor voltaje en el devanado secundario en comparación con la bobina primaria. En las unidades reductoras, el voltaje de entrada es más alto que el de salida. El núcleo con vueltas en espiral se encuentra en un recipiente con aceite.

Cuando se enciende la corriente alterna, se forma un campo magnético alterno en la espiral primaria. Se cierra sobre el núcleo y afecta al circuito secundario. Se genera una fuerza electromotriz que se transmite a las cargas conectadas a la salida del transformador. La estación opera en tres modos:

1. El ralentí se caracteriza por el estado abierto de la bobina secundaria y la ausencia de corriente dentro de los devanados. La electricidad sin carga fluye en la bobina primaria, que es del 2 al 5% del valor nominal.
2. El trabajo bajo carga se lleva a cabo con la conexión de energía y consumidores. Los transformadores de potencia muestran energía en dos devanados, el trabajo en tales regulaciones es común para la unidad.
3. Un cortocircuito en el que la resistencia de la bobina secundaria sigue siendo la única carga. El modo le permite identificar pérdidas para calentar los devanados del núcleo.

Modo inactivo

La electricidad en la bobina primaria es igual al valor de la corriente magnetizante alterna, la corriente secundaria muestra valores cero. La fuerza electromotriz de la bobina inicial en el caso de una punta ferromagnética reemplaza completamente el voltaje de la fuente, no hay corrientes de carga. La operación inactiva detecta pérdidas de encendido instantáneas y corrientes de Foucault, determina la compensación de potencia reactiva para mantener el voltaje de salida requerido.

En una unidad sin conductor ferromagnético, no hay pérdidas debidas a un cambio en el campo magnético. La corriente sin carga es proporcional a la resistencia del devanado primario. La capacidad de resistir el paso de electrones cargados se transforma cambiando la frecuencia de la corriente y el tamaño de la inducción.

Operación de cortocircuito

Se aplica un pequeño voltaje alterno a la bobina primaria, las salidas de la bobina secundaria se cortocircuitan.Los indicadores de voltaje de entrada se seleccionan de modo que la corriente de cortocircuito corresponda al valor calculado o nominal de la unidad. El tamaño de la tensión de cortocircuito determina las pérdidas en las bobinas del transformador y el costo de resistir el material del conductor. Parte de la corriente continua vence la resistencia y se convierte en energía térmica, el núcleo se calienta.

La tensión de cortocircuito se calcula como un porcentaje del valor nominal. El parámetro obtenido durante la operación en este modo es una característica importante de la unidad. Multiplicándolo por la corriente de cortocircuito se obtiene la pérdida de potencia.

Modo de trabajo

Cuando se conecta una carga en el circuito secundario, las partículas se mueven, provocando un flujo magnético en el conductor. Se dirige lejos del flujo producido por la bobina primaria. En el devanado primario existe una discrepancia entre la fuerza electromotriz de inducción y la fuente de alimentación. La corriente en la espiral inicial aumenta hasta el momento en que el campo magnético no adquiere su valor original.

El flujo magnético del vector de inducción caracteriza el paso del campo a través de la superficie seleccionada y está determinado por la integral temporal del índice de fuerza instantáneo en la bobina primaria. El exponente está desfasado 90˚ con respecto a la fuerza impulsora. La fem inducida en el circuito secundario coincide en forma y fase con la de la bobina primaria.

Tipos y tipos de transformadores.

Las unidades de potencia se utilizan en el caso de convertir corriente de alto voltaje y alta potencia, no se utilizan para medir el rendimiento de la red.La instalación se justifica en caso de diferencia entre el voltaje en la red del productor de energía y el circuito que va al consumidor. Dependiendo del número de fases, las estaciones se pueden clasificar como unidades de bobina simple o unidades de devanados múltiples.

Un convertidor de potencia monofásico se instala estáticamente, se caracteriza por devanados conectados por inducción mutua, ubicados inmóviles. El núcleo está hecho en forma de marco cerrado, hay un yugo inferior, superior y varillas laterales, donde se ubican las espirales. Bobinas y un núcleo magnético actúan como elementos activos.

Los devanados de las varillas están en combinaciones establecidas según el número y forma de las espiras o están dispuestos en orden concéntrico. La envoltura cilíndrica más común y de uso frecuente. Los elementos estructurales de la unidad fijan las partes de la estación, aíslan los pasajes entre las bobinas, enfrían las partes y evitan averías. El aislamiento longitudinal cubre vueltas individuales o sus combinaciones en el núcleo. Los dieléctricos primarios se utilizan para evitar la transición entre tierra y devanados.

En los esquemas de redes eléctricas trifásicas, se instalan instalaciones de dos y tres devanados para distribuir uniformemente la carga entre las entradas y salidas, o dispositivos de reemplazo para una fase. Los transformadores enfriados por aceite contienen un circuito magnético con devanados que se encuentran en un tanque con una sustancia.

Los devanados están dispuestos sobre un conductor común, mientras que se proporcionan circuitos primarios y secundarios que interactúan debido a la aparición de un campo común, corriente o polarización cuando los electrones cargados se mueven en un medio magnético. Esta inducción total dificulta la determinación del rendimiento de la planta, en alta y baja tensión.Se utiliza un plan de sustitución de transformadores, en el que los devanados interactúan no en un entorno magnético, sino eléctrico.

Se aplica el principio de equivalencia de la acción de los flujos disipativos al trabajo de las resistencias de las bobinas inductivas que pasan corriente. Distinguen espirales con resistencia activa de inducción. El segundo tipo son envolturas unidas magnéticamente que transmiten partículas sin dispersar flujos con propiedades obstructivas mínimas.

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