Funcionamiento y mantenimiento de transformadores: desde los principios fundamentales hasta la determinación de la polaridad
Un transformador es un equipo eléctrico estático que se considera un motor con velocidad de rotación nula. Cuando un transformador eléctrico funciona en el sistema, transmite la energía eléctrica desde su lado primario al secundario mediante la conversión de energía electromagnética y, al mismo tiempo, eleva o reduce la tensión según las necesidades del transporte y la distribución de la energía eléctrica. Por ello, desempeña un papel fundamental en todo el proceso de producción, transporte, distribución y uso de la energía eléctrica. En el conjunto del sistema eléctrico, la potencia del transformador suele ser, como mínimo, tres veces superior a la del generador.
II. Información que figura en la placa de características del transformador
(1) Análisis de los modelos de transformadores
La referencia de un transformador se divide en dos partes: la primera está formada por letras del pinyin chino, que indican la categoría, las características estructurales y la finalidad del transformador; la segunda está formada por números, que indican la potencia del producto (kV·A) y el nivel de tensión del devanado de alta tensión (kV).
Explicación detallada del significado de las letras del pinyin chino:
| Parte 1 (Número de fases) | D——Monofásico;S——Trifásico. |
| Parte 2 (Enfriamiento) | J——Refrigeración por aceite;F——Refrigeración por aceite y aire;FP——Refrigeración por aire con circulación forzada de aceite;SP——Refrigeración por agua con circulación forzada de aceite. |
| Parte 3 (Tensión) | S——Tensión de tres niveles; si no aparece la «S», se refiere a tensión de dos niveles. |
| Significado de otros códigos | L——Bobinas de aluminio o protección contra rayos; 0——Autotransformador (cuando aparece al principio, se refiere a un autotransformador reductor; cuando aparece al final, se refiere a un autotransformador elevador); Z——Regulación de tensión en carga; TH——Zona tropical húmeda (código de tipo de protección); TA——Tropical seco (código de tipo de protección). |
(II) Capacidad nominal (SN)
La capacidad nominal es el valor garantizado de la potencia aparente que el transformador suministra en condiciones de funcionamiento nominales (es decir, a la tensión nominal, la frecuencia nominal y en las condiciones de uso nominales), y se expresa en SNSe indica que la potencia nominal suele referirse a la potencia del devanado de alta tensión; cuando la potencia del transformador varía en función del método de refrigeración, la potencia nominal se refiere a su potencia máxima.
(3) Corriente nominal (I1, I2)
La corriente nominal primaria y secundaria de un transformador es la corriente eléctrica que pueden soportar de forma prolongada los devanados primario y secundario sin que se produzca un sobrecalentamiento en ninguna de las partes del transformador, a la tensión nominal y a la temperatura ambiente nominal; se expresa en amperios (A).
(iv) Tensión nominal (UN)
La tensión nominal de un transformador es la tensión nominal de cada uno de sus devanados, es decir, la tensión nominal aplicada o la que se genera en vacío. Tensión nominal primaria U1nSe refiere al valor de la tensión nominal aplicada a los extremos del devanado primario del transformador; tensión nominal secundaria U2nSe refiere a la tensión del devanado secundario (expresada en V o kV) cuando el devanado primario está conectado a la tensión nominal y el transformador está en vacío. En el caso de los transformadores trifásicos, la tensión nominal se refiere siempre a la tensión de línea.
Análisis de los expertos:Por lo general, se extraen las tomas adecuadas del devanado de alta tensión; este devanado, o su devanado de regulación independiente, suele situarse en la capa más exterior, lo que facilita la salida de las tomas; la intensidad de corriente en el lado de alta tensión es baja, por lo que la sección transversal de los cables de conexión y de las partes conductoras del conmutador de tomas es reducida, y los contactos del conmutador de tomas son más fáciles de fabricar.
(V) Análisis de los grupos de conexión
El grupo de conexión indica la forma de conexión de los devanados de cada fase del transformador y la relación de fase entre las tensiones de línea primaria y secundaria. Los símbolos, de izquierda a derecha, representan respectivamente la forma de conexión de los devanados primario y secundario, mientras que los números indican el número de grupo de conexión de ambos devanados. Los transformadores de alta tensión habituales suelen ser Yn, Y, d11 Conexión.
1. Definición de los extremos homónimos y heterónimos de un transformador
Como se muestra en la figura 15-1, este pequeño punto negro marcado en la bobina del transformador indica que se trata de un extremo homónimo. Los extremos del mismo nombre constituyen la base para determinar la fase de la corriente o la fuerza electromotriz entre las bobinas de los transformadores de corriente. Cuando se hace pasar corriente por dos bobinas de un transformador de corriente y la dirección del flujo magnético generado es la misma, los extremos por los que entra la corriente en ambas bobinas se denominan extremos del mismo nombre (también conocidos como extremos de la misma polaridad); en caso contrario, se denominan extremos de nombre opuesto.
Figura 15-1: Esquema de un circuito con transformador
En las dos bobinas que se muestran en la figura 15-2, la corriente de la bobina de la izquierda entra por el terminal 1, mientras que la corriente de la bobina de la derecha entra por el extremo 3. Dado que la dirección del flujo magnético generado por ambas bobinas es la misma (se suman), los extremos 1 y 3 son del mismo signo, los extremos 2 y 4 son del mismo signo, los extremos 1 y 4 son de signos opuestos, y los extremos 2 y 3 son de signos opuestos.
Figura 15-2: Esquema eléctrico de las bobinas del transformador
Por otra parte, tal y como se muestra en la figura 15-3, si en un mismo núcleo el sentido de bobinado de las bobinas es el mismo, los extremos correspondientes son del mismo signo.
Figura 15-3: Determinación de los extremos del mismo nombre en bobinas enrolladas en un mismo núcleo
2. Método para determinar los extremos con el mismo nombre de un transformador
Existen varios métodos para determinar los extremos homónimos de un transformador; dos de los más habituales son el método de la tensión alterna y el método de la corriente continua (que a su vez se divide en el método de la pila seca y el método del LED).
Figura 15-4: Método de la tensión alterna para medir los terminales del mismo nombre de un transformador
Figura 15-5: Método de corriente continua (método de la pila seca) para medir los extremos del mismo nombre de un transformador
Figura 15-6: Método de corriente continua (método de la luz LED) para medir los terminales del mismo nombre de un transformadorIII. Uso de los transformadores de tensión y de corriente
(1) Voltímetro de corriente alterna y transformador de tensión (PT)
- (1) El voltímetro se conecta en paralelo a los extremos de la tensión que se va a medir.
- (2) Selecciona el rango del voltímetro en función del valor de la tensión que se vaya a medir, de modo que dicho rango sea ligeramente superior a la tensión del objeto que se va a medir.
- (3) Cuando se miden tensiones elevadas con un voltímetro, se debe utilizar un transformador de tensión:
- ① Conectar la tensión a medir al lado primario y un voltímetro al lado secundario (la tensión de referencia es de 100 V);
- ② El núcleo de hierro debe estar conectado a tierra;
- ③ No está permitido que se produzca un cortocircuito en el lado secundario del transformador de tensión.
(II) Amperímetros de corriente alterna y transformadores de corriente (CT)
- (1) El amperímetro de corriente alterna se conecta en serie con el circuito que se va a medir.
- (2) Seleccionar el rango del amperímetro en función del valor que se vaya a medir, de modo que dicho rango sea ligeramente superior al del objeto que se va a medir.
- (3) Cuando el amperímetro mide corrientes elevadas, es necesario seleccionar un transformador de corriente adecuado:
- ① El ramal secundario se conecta al amperímetro; por lo general, la corriente nominal del amperímetro es de 5 A;
- ② Al sustituir el amperímetro, se debe cortocircuitar el lado secundario para evitar que la alta tensión inducida queme el transformador de corriente;
- ③ El secundario y el núcleo deben estar conectados a tierra para evitar que las fugas eléctricas pongan en peligro la seguridad;
- ④ No se permite que el lado secundario del transformador de corriente quede en circuito abierto.
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