Introducción
Los transformadores se utilizan para incrementar o reducir el voltaje (conocidos como transformadores de ‘elevación’ y ‘reducción’ respectivamente). Los transformadores se pueden clasificar en dos grupos:
- Inmersos en Líquido - el núcleo del transformador y los devanados se colocan dentro de un tanque e inmersos en un líquido aislante (generalmente aceite mineral).
- Secos - el transformador no tiene tanque y se enfría por aire.
Existen muchos tipos diferentes de transformadores eléctricos en servicio hoy en día, pero tres diseños son muy comunes; estos son:
- Conservador - el tanque del transformador está conectado a un tanque de expansión. Los tipos conservadores se utilizan para altas clasificaciones de kVA.
Transformador Tipo Conservador
- Hermético - el tanque del transformador está herméticamente sellado (sin conexión a la atmósfera). Los transformadores herméticos se utilizan generalmente para aplicaciones de menor kVA.
- Seco - utilizado para aplicaciones de bajo a medio kVA. Los transformadores secos también se emplean cuando los transformadores inmersos representan un riesgo de incendio demasiado grande (el aceite mineral en los transformadores inmersos aumenta la carga de fuego).
Cómo Funcionan los Transformadores Aislados en Líquido
El siguiente video es un extracto de nuestro Curso de Video Online de Introducción a los Transformadores Eléctricos.
Partes y Funciones del Transformador
Detalles del Modelo 3D
Este modelo 3D muestra todos los componentes principales asociados con un transformador eléctrico aislado en líquido típico, estos incluyen:
- Cartucho de Gel de Sílice
- Respirador
- Relé Actuado por Gas
- Cambiador de Taps en Carga (OLTC)
- Devanados
- Termómetro
- Pasatapas
- Indicador Magnético de Aceite (MOG)
- Núcleo
- Tanque
- Caja de Control OLTC
Anotaciones del Modelo 3D
Pasatapas de Baja Tensión
El circuito eléctrico de baja tensión externo se conecta a los devanados del transformador a través de un conductor central en los pasatapas. Los pasatapas de baja tensión son más cortos que los de alta tensión y tienen conductores centrales más grandes (una mayor capacidad de transporte de corriente requiere un conductor más grueso).
Pasatapas de Alta Tensión
El circuito eléctrico de alta tensión se conecta a los devanados de alta tensión del transformador a través de pasatapas. Los pasatapas se utilizan para pasar conductores eléctricos a través de particiones/barreras sin elevar el potencial eléctrico de la partición/barrera. Los conductores de los pasatapas suelen fabricarse de cobre o aluminio. El exterior del pasatapas suele fabricarse de porcelana o silicona.
Indicador de Temperatura
Un indicador de temperatura local muestra la temperatura del líquido aislante del transformador. Se utiliza un sensor local para transmitir la temperatura del líquido aislante del transformador a una ubicación remota. Los indicadores locales deben ser lo suficientemente grandes para permitir una fácil lectura por parte del personal, idealmente sin entrar en el recinto del transformador (suponiendo que el transformador no esté instalado en una bóveda).
Relé Actuado por Gas
Un relé actuado por gas protege el transformador en caso de que ocurran fallas eléctricas pequeñas o grandes dentro del tanque del transformador. Un relé Buchholz tiene la característica de seguridad adicional de apagar el transformador en caso de que ocurra un bajo nivel de líquido aislante.
Intercambiador de Calor / Radiador
A medida que un transformador se carga eléctricamente, genera más calor. Los transformadores más pequeños se enfrían por aire, mientras que las unidades más grandes se enfrían por líquido. Se pueden usar ventiladores y bombas para aumentar aún más la capacidad de enfriamiento del radiador del transformador. Los transformadores con bombas y ventiladores se enfrían por fuerza, mientras que los que no tienen bombas y ventiladores se enfrían naturalmente.
Tanque
El tanque del transformador contiene los devanados, el núcleo laminado y el líquido aislante. El tanque generalmente está construido de acero y recubierto externamente con pintura resistente a la corrosión. Los transformadores más pequeños suelen estar herméticamente sellados, pero las unidades más grandes son ‘de respiración libre’ (expulsan e inhalan aire a través del tanque conservador).
Indicador Magnético de Aceite (MOG)
Un indicador magnético de aceite (MOG) indica el nivel de aceite dentro del tanque conservador. El indicador está vinculado a un flotador dentro del tanque a través de un acoplamiento magnético, por lo que no se requieren penetraciones a través del tanque conservador.
Cambiador de Taps
Los transformadores más pequeños no emplean cambiador de taps, o utilizan un cambiador de taps sin carga (LTC). Las unidades más grandes utilizan cambiadores de taps en carga (OLTC). El cambiador de taps regula el voltaje secundario en un porcentaje dado, cada tap se correlaciona con un cierto % del voltaje total de salida.
Respirador
Se utiliza un respirador para permitir la expansión y contracción del líquido aislante debido a la variación de temperatura del transformador. El respirador previene la entrada de humedad y partículas en el tanque conservador; esto reduce la probabilidad de que el líquido aislante se contamine. El gel de sílice es el agente desecante más común, aunque hay alternativas disponibles.
Núcleo
El núcleo del transformador consiste en placas de acero laminadas delgadas. Cada placa se prensa y se mantiene unida mediante correas de acero o adhesivo. La forma del núcleo está diseñada para enfocar el campo magnético para maximizar la eficiencia del transformador. Se utilizan placas (en lugar de un bloque sólido de metal) para reducir las pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault.
Devanados
Un transformador requiere devanados de alta y baja tensión para operar; estos devanados también se conocen como devanados primarios y secundarios. Los devanados de baja tensión se enrollan alrededor de cada rama del núcleo, y los devanados de alta tensión se envuelven alrededor de los devanados de baja tensión.
Recursos Adicionales
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://electrical-engineering-portal.com/transformer-constructions
https://www.usbr.gov/tsc/techreferences/mands/mands-pdfs/Trnsfrmr.pdf