¿Cómo determinar la capacidad adecuada del transformador para seleccionarlo correctamente?

1. ¿Qué es la regulación de voltaje de un transformador?

La regulación de voltaje del transformador es uno de sus principales indicadores de rendimiento. Cuando el transformador suministra energía a una carga, el voltaje en el extremo de carga del transformador inevitablemente disminuye. La regulación de voltaje es el porcentaje que representa esta caída de voltaje en comparación con el valor de voltaje nominal.

Se puede expresar mediante la fórmula: Regulación de voltaje = [(Voltaje nominal secundario - Voltaje en el extremo de carga) / Voltaje nominal secundario] × 100%. Para los transformadores de potencia comunes, la regulación de voltaje es del 4% al 6% cuando se conecta a la carga nominal.

2. ¿Cómo garantizar una salida de voltaje nominal en el transformador?

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

El método para regular el voltaje consiste en extraer varias derivaciones del devanado primario y conectarlas a un conmutador de derivaciones. Este conmutador cambia el número de espiras del devanado girando un contacto. Simplemente cambiando la posición del conmutador de derivaciones, se puede obtener el valor de voltaje nominal requerido. Es importante destacar que la regulación de voltaje generalmente debe realizarse después de desconectar la carga del transformador.

3. ¿Cómo son los transformadores pequeños de uso común y en qué aplicaciones se utilizan?

Los transformadores pequeños se refieren a transformadores monofásicos con una capacidad de hasta 1 kVA. Se utilizan principalmente como transformadores de fuente de alimentación para el control de equipos eléctricos, transformadores de alimentación para dispositivos electrónicos y transformadores de alimentación para iluminación de seguridad.

4. ¿Qué pérdidas tiene el transformador durante su funcionamiento y cómo reducirlas?

Las pérdidas durante el funcionamiento del transformador incluyen dos partes:

• (1) Pérdidas en el núcleo (Pérdidas de Fe): Son causadas por el núcleo. Cuando el devanado está energizado, las líneas de flujo magnético alterno inducen corrientes parásitas y causan pérdidas por histéresis en el núcleo. Estas pérdidas se denominan colectivamente pérdidas en el núcleo.

• (2) Pérdidas en el cobre (Pérdidas de Cu): Son causadas por la resistencia de los devanados mismos. Cuando la corriente fluye a través de los devanados primario y secundario, se produce una pérdida de energía eléctrica, conocida como pérdida en el cobre.

La suma de las pérdidas en el núcleo y las pérdidas en el cobre es la pérdida total del transformador. Estas pérdidas están relacionadas con la capacidad del transformador, el voltaje y la tasa de utilización del equipo. Por lo tanto, al seleccionar un transformador, se debe hacer coincidir la capacidad del equipo con la carga real tanto como sea posible para mejorar la tasa de utilización y evitar que el transformador funcione en vacío o con cargas muy ligeras.

5. ¿Qué es la placa de características de un transformador y qué datos técnicos principales contiene?

La placa de características del transformador indica su rendimiento, especificaciones técnicas y campo de aplicación, para satisfacer la selección del usuario. Los datos técnicos principales a considerar normalmente son:

• (1) Capacidad nominal (en kVA): La capacidad de salida del transformador en condiciones nominales. Para transformadores monofásicos: Capacidad nominal = U_line × I_line; para transformadores trifásicos: Capacidad nominal = √3 × U_line × I_line.

• (2) Voltaje nominal (en V): Indica el voltaje en los terminales del devanado primario y del devanado secundario (sin carga). Nota: Para transformadores trifásicos, el voltaje indicado es el voltaje de línea (U_line).

• (3) Corriente nominal (en A): La corriente de línea (I_line) máxima permitida que pueden soportar continuamente los devanados primario y secundario bajo capacidad nominal y elevación de temperatura permitida.

• (4) Relación de voltaje (Relación de transformación): La relación entre el voltaje nominal del devanado primario y el voltaje nominal del devanado secundario.

• (5) Método de conexión: Los transformadores monofásicos tienen solo un conjunto de devanados de AT y BT. Los transformadores trifásicos tienen conexiones como Y/Δ.

6. ¿Cómo seleccionar un transformador? ¿Cómo determinar la capacidad razonable del transformador?

Primero, se debe investigar el voltaje de la fuente de alimentación del lugar, la carga real del usuario y las condiciones locales. Luego, se selecciona consultando los datos técnicos en la placa de características del transformador. Generalmente, se debe considerar de manera integral la capacidad, el voltaje, la corriente y las condiciones ambientales.

• La selección de la capacidad debe determinarse según la capacidad, naturaleza y tiempo de uso de los equipos eléctricos del usuario para calcular la carga requerida.

• Durante el funcionamiento normal, la carga eléctrica que soporta el transformador debe ser aproximadamente del 75% al 90% de su capacidad nominal.

• Si la medición real muestra que la carga es consistentemente menor al 50%, se debe reemplazar por un transformador de menor capacidad. Si excede consistentemente la capacidad nominal, se debe reemplazar inmediatamente por uno más grande.

• Al mismo tiempo, el voltaje del devanado primario se decide según la fuente de alimentación disponible, y el voltaje del devanado secundario se elige según los equipos de consumo. Es preferible seleccionar un sistema trifásico de cuatro hilos para baja tensión, ya que puede proporcionar simultáneamente energía para fuerza motriz e iluminación.

• Para la selección de corriente, preste atención a que la carga pueda satisfacer los requisitos de los motores durante el arranque (ya que la corriente de arranque del motor es de 4 a 7 veces mayor que la corriente de funcionamiento normal).

7. ¿Por qué el transformador no puede funcionar en sobrecarga?

El funcionamiento en sobrecarga significa que el transformador opera por encima del valor de corriente especificado en su placa de características.

La sobrecarga se divide en sobrecarga normal y sobrecarga por emergencia. La primera, causada por un aumento en el consumo en condiciones normales de suministro, a menudo eleva la temperatura del transformador, acelera el envejecimiento del aislamiento y reduce la vida útil, por lo que generalmente no se permite.

En casos especiales, la sobrecarga a corto plazo del transformador no debe exceder el 30% de la carga nominal en invierno y el 15% en verano.

8. ¿Qué pruebas se deben realizar durante el funcionamiento del transformador?

Para garantizar un funcionamiento normal del transformador, se deben realizar frecuentemente las siguientes pruebas:

• (1) Medición de temperatura: La temperatura es crucial para determinar si el transformador funciona normalmente. Las normativas estipulan que la temperatura del aceite superior no debe exceder los 85°C (es decir, una elevación de temperatura de 55°C por encima de la ambiente). Generalmente, los transformadores están equipados con dispositivos especiales para medir la temperatura.

• (2) Medición de carga: Para mejorar la utilización del transformador y reducir las pérdidas de energía, se debe medir la capacidad real de suministro durante su funcionamiento. Esta medición generalmente se realiza durante los períodos de máxima demanda de cada estación, utilizando un pinza amperimétrica. El valor de corriente debe ser del 70% al 80% de la corriente nominal del transformador. Si se excede, indica sobrecarga y se debe ajustar inmediatamente.

• (3) Medición de voltaje: Las normativas requieren que el rango de variación del voltaje esté dentro de ±5% del voltaje nominal. Si se supera este rango, se debe utilizar el conmutador de derivaciones para ajustar el voltaje al rango especificado. Generalmente, se utiliza un voltímetro para medir el voltaje en los terminales del devanado secundario y el voltaje en los terminales del usuario final.

• (4) Medición de la resistencia de aislamiento: Para mantener el transformador en condiciones normales de funcionamiento, se debe medir la resistencia de aislamiento periódicamente para prevenir el envejecimiento del aislamiento y accidentes. La medición requiere detener el transformador y utilizar un megóhmetro. La resistencia medida no debe ser inferior al 70% del valor medido previamente. Para devanados de baja tensión, se puede utilizar un megóhmetro de 500 V.