¡En lo que respecta a los transformadores, debes dominar los puntos clave!

2. ¿Cómo transforma el transformador el voltaje?

Los transformadores se fabrican mediante inducción electromagnética. Constan de un núcleo de hierro recubierto con láminas de acero al silicio y dos conjuntos de bobinas enrolladas alrededor del núcleo. El núcleo y las bobinas están aislados entre sí, sin conexión eléctrica alguna.

La bobina que conecta el transformador con la fuente de alimentación se denomina bobina primaria (o lado primario), y la bobina que conecta el transformador con el equipo eléctrico se denomina bobina secundaria (o lado secundario). Cuando la bobina primaria de un transformador se conecta a una fuente de alimentación de corriente alterna, se generan campos magnéticos variables en el núcleo de hierro.

Dado que la bobina secundaria está enrollada sobre el mismo núcleo de hierro, la línea de fuerza magnética la atraviesa, generando una fuerza electromotriz inducida en ella que produce una tensión en ambos extremos. Debido a la alternancia de las líneas de campo magnético, la tensión en la bobina secundaria también es alterna, y su frecuencia coincide con la de la red eléctrica.

La teoría confirma que la relación de voltaje entre la bobina primaria y la secundaria del transformador está relacionada con el número de espiras de ambas bobinas, lo cual se expresa mediante la siguiente fórmula: voltaje de la bobina primaria / voltaje de la bobina secundaria = número de espiras de la bobina primaria / número de espiras de la bobina secundaria. Esto significa que a mayor número de espiras, mayor es el voltaje. Por lo tanto, si el voltaje de la bobina secundaria es menor que el de la bobina primaria, se trata de un transformador reductor. Lo contrario corresponde a un transformador elevador.

3. ¿Qué tipos de diseños de transformadores existen?

(1) Según el número de fases, existen transformadores monofásicos y trifásicos.

(2) Según su finalidad, existen transformadores de potencia, transformadores de potencia especiales, transformadores reguladores de voltaje, transformadores de medición (transformadores de voltaje, transformadores de corriente), transformadores de potencia pequeños (para equipos de baja potencia) y transformadores de seguridad.

(3) Según la estructura, hay dos tipos: tipo núcleo y tipo carcasa. Las bobinas tienen doble bobinado y bobinado múltiple, autotransformadores.

(4) Según el método de enfriamiento, existen los de inmersión en aceite y los de enfriamiento por aire.

4. ¿Cuáles son los componentes del transformador?

Los componentes de un transformador se componen principalmente de núcleos y bobinas de hierro, además de depósitos de aceite, cojinetes de aceite, manguitos aislantes y cabezales de derivación.

5. ¿Para qué se utiliza el aceite de transformador?

(1) Efecto de aislamiento;

(2) disipación de calor;

(3) Eliminar el efecto de arco.

6. ¿Qué es un autotransformador?

El autotransformador tiene un solo conjunto de bobinas, y la bobina secundaria se deriva de la bobina primaria. Además de transmitir inducción electromagnética, la bobina secundaria también transmite electricidad. Este transformador tiene más láminas de acero al silicio y cables de cobre que los transformadores comunes. Se utiliza con menos frecuencia para ajustar el voltaje.

7. ¿Cómo se ajusta el regulador de voltaje?

La estructura del regulador de voltaje es la misma que la del autotransformador, pero el núcleo de hierro se transforma en una bobina toroidal y se enrolla alrededor del núcleo de hierro toroidal.

La toma de la bobina secundaria utiliza un contacto de cepillo deslizante para que el contacto se deslice anularmente a lo largo de la superficie de la bobina y así lograr una regulación de voltaje suave.

8. ¿Cuál es la relación actual entre la bobina primaria y la bobina secundaria del transformador?

Cuando el transformador funciona con carga, la variación de la corriente en la bobina secundaria provoca una variación correspondiente en la corriente de la bobina primaria. Según el principio de equilibrio del potencial magnético, la corriente de las bobinas primaria y secundaria es inversamente proporcional al número de espiras. El lado con más espiras tiene una corriente menor, y el lado con menos espiras tiene una corriente mayor.

Se puede expresar mediante la siguiente fórmula: corriente de la bobina primaria/corriente de la bobina secundaria = espiras de la bobina secundaria/espiras de la bobina primaria.

9. ¿Cuál es la tasa de cambio de voltaje del transformador?

La tasa de variación de voltaje del regulador de voltaje es uno de los principales indicadores de rendimiento del transformador. Cuando el transformador suministra energía a la carga, el voltaje en el extremo de carga inevitablemente disminuirá. Compare el valor de voltaje disminuido con el valor de voltaje nominal y calcule el porcentaje, es decir, la tasa de variación de voltaje.

Se puede expresar mediante la fórmula: tasa de variación de tensión = [(tensión nominal secundaria - tensión en los terminales de carga) / tensión nominal secundaria] × 100 %. Cuando un transformador de potencia normal se conecta a una carga nominal, la tasa de variación de tensión es del 4 al 6 %.

10. ¿Cómo asegurarse de que el transformador tenga una tensión de salida nominal?

Un voltaje demasiado alto o demasiado bajo afectará el funcionamiento normal y la vida útil del transformador, por lo que es necesario ajustar el voltaje.

El método de regulación de voltaje consiste en conectar varias tomas a la bobina primaria mediante un cabezal de derivación. Este cabezal modifica el número de espiras de la bobina al girar los contactos. Al girar el cabezal de derivación, se obtiene el valor de voltaje nominal requerido. Cabe destacar que la regulación de voltaje generalmente debe realizarse después de desconectar la carga del transformador.

11. ¿Cuáles son los transformadores pequeños más comunes? ¿Dónde se utilizan?

Los transformadores pequeños son transformadores monofásicos con una capacidad inferior a 1 kVA, que se utilizan principalmente como transformadores de potencia para el control de equipos eléctricos, transformadores de potencia para equipos electrónicos y transformadores de potencia para iluminación de seguridad.

12. ¿Cuáles son las pérdidas del transformador durante su funcionamiento? ¿Cómo reducirlas?

Las pérdidas en el funcionamiento de un transformador incluyen dos partes:

(1) es causada por el núcleo de hierro. Cuando la bobina se energiza, debido a las líneas de campo magnético alternas, se producen corrientes parásitas y pérdidas por histéresis en el núcleo de hierro, que en conjunto se denominan pérdidas de hierro.

(2) Es causada por la resistencia de la bobina misma. Cuando hay corriente pasando a través de la bobina primaria y la bobina secundaria del transformador, se producirá una pérdida de potencia, y esta pérdida se llama pérdida de cobre.

La suma de las pérdidas por hierro y cobre constituye las pérdidas del transformador, las cuales están relacionadas con la capacidad del transformador, el voltaje y la utilización del equipo. Por lo tanto, al seleccionar un transformador, la capacidad del equipo debe ajustarse lo máximo posible a su uso real para optimizar su rendimiento, evitando operar el transformador con cargas ligeras.

13. ¿Cuál es la placa de características del transformador? ¿Cuáles son los principales datos técnicos que figuran en la placa de características?

La placa de características del transformador indica el rendimiento, las especificaciones técnicas y las aplicaciones del transformador, y se utiliza para facilitar la selección por parte del usuario. Por lo general, los principales datos técnicos a tener en cuenta son:

(1) KVA de capacidad nominal. Es decir, la capacidad de salida del transformador en estado nominal. Por ejemplo, la capacidad nominal de un transformador monofásico = U línea × I línea; la capacidad de un transformador trifásico = U línea × I línea.

(2) Tensión nominal en voltios. Se indican la tensión en los terminales de la bobina primaria y la tensión en los terminales de la bobina secundaria (cuando no está conectada a la carga). Cabe destacar que la tensión en los terminales del transformador trifásico se refiere al valor de la tensión de línea U.

(3) Amperaje de corriente nominal. Se refiere al valor de corriente de línea I línea que se permite que pase a través de la bobina primaria y la bobina secundaria durante un tiempo prolongado bajo las condiciones de capacidad nominal y aumento de temperatura admisible.

(4) Relación de voltaje. Se refiere a la relación entre el voltaje nominal de la bobina primaria y el voltaje nominal de la bobina secundaria.

(5) Método de cableado. Los transformadores monofásicos tienen un solo conjunto de bobinas de alta y baja tensión, que solo están disponibles para uso monofásico, mientras que los transformadores trifásicos son de tipo Y/△. Además de los datos técnicos anteriores, existen la frecuencia nominal del transformador, el número de fases, el aumento de temperatura, el porcentaje de impedancia del transformador, etc.

14. ¿Cómo elegir un transformador? ¿Cómo determinar la capacidad adecuada del transformador?

En primer lugar, es necesario investigar la tensión de alimentación del lugar donde se utiliza la electricidad, la carga eléctrica real del usuario y las condiciones del lugar. Posteriormente, se debe seleccionar el transformador adecuado según los datos técnicos indicados en su placa de características. Generalmente, se deben considerar de forma integral la capacidad, la tensión, la corriente y las condiciones ambientales del transformador. La capacidad debe seleccionarse en función de la capacidad, la naturaleza y el tiempo de uso de los equipos eléctricos del usuario para determinar la carga requerida.

Durante el funcionamiento normal, la carga del transformador debe ser aproximadamente del 75 al 90 % de su capacidad nominal. Si durante el funcionamiento se mide que la carga real del transformador es inferior al 50 %, se debe reemplazar el transformador de menor capacidad. Si la capacidad nominal del transformador es mayor que la capacidad nominal del transformador, se debe reemplazar el transformador de mayor capacidad de inmediato.

Al seleccionar el transformador, el valor de voltaje de la bobina primaria se determina según la fuente de alimentación, y el de la bobina secundaria se elige según el equipo eléctrico. Lo ideal es optar por una fuente de alimentación trifásica de cuatro hilos y baja tensión, que proporciona energía eléctrica e iluminación simultáneamente.

Para la selección de la corriente, cabe señalar que la carga puede satisfacer los requisitos del motor cuando este arranca (ya que la corriente de arranque del motor es de 4 a 7 veces mayor que la de funcionamiento normal).

15. ¿Por qué no se puede sobrecargar el transformador?

El funcionamiento con sobrecarga se refiere al funcionamiento del transformador que excede el valor de corriente especificado en la placa de características.

La sobrecarga se divide en sobrecarga normal y sobrecarga accidental. La primera se refiere al aumento del consumo de energía del usuario en condiciones normales de suministro eléctrico. Esto suele incrementar la temperatura del transformador, acelera el envejecimiento del aislamiento y reduce su vida útil. Por lo tanto, no se permite la sobrecarga del transformador.

En circunstancias especiales, la sobrecarga del transformador durante un breve periodo de tiempo no deberá superar el 30% de la carga nominal (en invierno) y el 15% en verano.

16. ¿Qué tipo de pruebas debe realizar el transformador durante su funcionamiento?

Para garantizar el funcionamiento normal del transformador, se deben realizar con frecuencia las siguientes pruebas:

(1) Prueba de temperatura. La temperatura es crucial tanto para el correcto funcionamiento del transformador como para cualquier otro problema. La normativa estipula que la temperatura del aceite superior no debe superar los 85 °C (es decir, el aumento de temperatura es de 55 °C). Generalmente, los transformadores están equipados con dispositivos especiales para la medición de la temperatura.

(2) Medición de carga. Para mejorar la tasa de utilización del transformador y reducir la pérdida de energía eléctrica, es necesario determinar la capacidad de suministro de potencia que realmente puede soportar durante su funcionamiento. La medición se realiza generalmente durante el período de mayor consumo eléctrico de cada temporada, utilizando un amperímetro de pinza. El valor de la corriente debe estar entre el 70 % y el 80 % de la corriente nominal del transformador. Si se supera, indica sobrecarga y debe corregirse de inmediato.

(3) Medición de voltaje. Las regulaciones exigen que la variación de voltaje se mantenga dentro de ±5% del voltaje nominal. Si se excede este rango, se deben usar tomas para ajustar el voltaje y que este se encuentre dentro del rango especificado. Generalmente, se utiliza un voltímetro para medir el voltaje en los terminales de la bobina secundaria y en los terminales del usuario final, respectivamente.

(4) Medición de la resistencia de aislamiento. Para mantener el transformador en un estado de funcionamiento normal, es necesario medir la resistencia de aislamiento para prevenir el envejecimiento del aislamiento y posibles accidentes. Al realizar la medición, intente detener el funcionamiento del transformador y utilice el vibrador para medir el valor de la resistencia de aislamiento. Se requiere que la resistencia medida no sea inferior al 70 % del valor medido previamente. Al seleccionar el vibrador, la bobina de baja tensión puede funcionar con un nivel de tensión de 500 voltios.