Métodos para Reducir las Pérdidas en Vacío

Autor: Hengfengyou Electric Fecha: 2025-11-26 Vistas:

El análisis de las pérdidas en vacío determina que las pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas (Foucault) en el núcleo dependen principalmente del fabricante del acero al silicio, mientras que las pérdidas adicionales las determina el fabricante del transformador. La densidad de flujo magnético en el núcleo es un parámetro crucial que afecta a las pérdidas en vacío. Por lo tanto, para reducirlas manteniendo constante la sección transversal efectiva del núcleo, es necesario homogenizar la distribución de la densidad de flujo magnético en todas sus partes y reducir la densidad de flujo local en las esquinas del núcleo.

1. Cambiar de Juntas Alternadas a Juntas Escalonadas de Tres Niveles

La existencia de espacios de aire en las juntas de las chapas de acero al silicio del núcleo provoca un aumento abrupto de la reluctancia magnética. Esto fuerza al flujo a desviarse, atravesando el espacio entre chapas hacia la chapa adyacente. En consecuencia, la trayectoria magnética local se alarga y la reluctancia del cruce aumenta, incrementando también la densidad de flujo local en las chapas adyacentes, lo que eleva las pérdidas en vacío y la potencia de excitación.

A mayor número de niveles de junta en el núcleo, menores son las pérdidas locales en la zona de la junta; sin embargo, la magnitud de la reducción disminuye. Paralelamente, la variedad de formas de chapas, el tiempo de corte del acero al silicio, las horas de ensamblaje del núcleo y la complejidad del proceso de apilamiento aumentan con el número de niveles.

En la práctica, considerando que el tiempo de corte y ensamblaje aumenta con los niveles y que la facilidad de ejecución del apilamiento empeora, la junta de tres niveles resulta una opción equilibrada. Utilizando formas de chapa adecuadas, solo se añade un tipo de chapa más a la columna, la complejidad del proceso aumenta ligeramente y las características magnéticas mejoran significativamente. La junta de tres niveles se forma alternando tres tipos de chapas.

Basándose en la capacidad técnica y las características magnéticas en las juntas, la junta de tres niveles es la elección ideal para mejorar los núcleos con juntas alternadas.

Ejemplo (Transformadores S9-800/10 y S9-1000/10): Utilizando el mismo diseño, estructura y materiales, pero diferentes métodos de ensamblaje del núcleo:

• 800 kVA: 4 unidades con juntas alternadas vs 3 con juntas de 3 niveles.

• 1000 kVA: 2 unidades con juntas alternadas vs 3 con juntas de 3 niveles.

Resultados: Con la misma sección transversal de la columna del núcleo, las pérdidas en vacío con junta de tres niveles disminuyeron en un 7%-8% en promedio respecto a las juntas alternadas. El costo fue un ligero aumento en el tiempo de corte y ensamblaje, pero el beneficio obtenido fue significativo.

2. Reducir el Ancho de Solape del Núcleo para Disminuir las Pérdidas en Vacío

El tamaño del área de solape entre las chapas de la columna y las del yugo en las esquinas del núcleo influye en el rendimiento en vacío. Un área de solape grande aumenta la zona que el flujo magnético debe atravesar, incrementando las pérdidas en vacío. Según modelos experimentales, por cada 1% de aumento en el área de solape, las pérdidas en vacío en una junta a 45° aumentan un 0.3%. Para reducirlas, es crucial encontrar un área de solape que equilibre las pérdidas en vacío y la resistencia mecánica.

Modificar el área de solape de las chapas, reduciendo el tamaño de los "huecos triangulares" locales en el núcleo, disminuye la densidad de flujo magnético local en esas zonas y, por ende, las pérdidas en vacío. Nuestra empresa redujo la proyección de las chapas del núcleo en las esquinas de 10 mm a 5 mm, logrando una reducción efectiva de las pérdidas. Este cambio aumentó el área de la sección transversal en el hueco triangular de la esquina, lo que necesariamente reduce la densidad de flujo magnético local en dicha zona.

3. Seleccionar Racionalmente el Ancho de las Chapas del Núcleo para Reducir el Peso de las Esquinas, el Material y las Pérdidas en Vacío

Las pérdidas en vacío del núcleo dependen de la pérdida específica del material y del peso total del núcleo. El peso de las esquinas constituye una parte de este total, por lo que no solo afecta al costo del transformador, sino que también influye directamente en las pérdidas en vacío.

Las premisas para analizar la relación entre la selección del ancho de chapa y la variación del peso de las esquinas son:

1. El número de escalones del núcleo debe ser igual.

2. Para un diámetro de núcleo D, el ancho de la chapa del escalón principal se elige según combinaciones de D menos 5 mm o 10 mm.

3. La sección transversal efectiva del núcleo debe ser teóricamente igual para diferentes formas de chapa, asegurando la misma densidad de flujo y pérdidas específicas.

4. La sección transversal de la columna (ancho de chapa y espesor de apilamiento) y la del yugo deben ser idénticas.

Durante el diseño, una vez determinado el diámetro adecuado del núcleo, se recomienda seleccionar el ancho de la chapa principal como D menos 10 mm en lugar de D menos 5 mm, ya que esto ofrece ventajas:

• Los anchos de chapa disminuyen gradualmente por escalón.

• El peso de las esquinas del núcleo se reduce manteniendo la misma sección transversal efectiva.

• La altura del núcleo disminuye en 10 mm, reduciendo también la altura total del tanque y ahorrando material en el transformador.
  
  
  Información proporcionada por Qingdao Hengfengyou Electrical Engineering Co., Ltd. Para consultas detalladas, contacte en: hfy@hengfengyou.com