Cómo Reducir las Pérdidas en Vacío

Mediante el análisis de las pérdidas en vacío, las pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas (Foucault) en el núcleo están determinadas principalmente por el fabricante de las chapas de 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 importante que afecta a las pérdidas en vacío. Por lo tanto, para reducir las pérdidas en vacío, manteniendo constante la sección transversal efectiva del núcleo, es necesario homogenizar la distribución de la densidad de flujo magnético en todas las partes del núcleo y reducir la densidad de flujo magnético local en las esquinas del núcleo.

1. Cambiar de Junta Alternada a Junta Escalonada de Tres Niveles

Debido a la existencia de espacios de aire en las juntas de las chapas de acero al silicio del núcleo del transformador, la reluctancia magnética aumenta bruscamente cuando el flujo magnético pasa a través de la junta. El flujo magnético se ve obligado a desviarse del espacio de la junta, atravesando el espacio entre láminas hacia la lámina adyacente. Esto aumenta localmente la longitud del camino magnético y la reluctancia al cruzar entre láminas, y también incrementa la densidad de flujo magnético local en las láminas adyacentes, lo que conduce a un aumento de las pérdidas en vacío y de la capacidad de excitación.

Cuanto mayor sea el número de niveles de la junta del núcleo del transformador, menores serán las pérdidas locales en la zona de la junta. Sin embargo, la magnitud de la reducción de las pérdidas locales disminuye, mientras que la variedad de tipos de láminas, el corte de las chapas de silicio, las horas de trabajo de apilamiento del núcleo y la dificultad工艺 del apilamiento aumentan con el número de niveles de la junta.

En la práctica, considerando que a medida que aumenta el número de niveles, el tiempo de corte de las chapas de silicio y de apilamiento del núcleo también aumenta相应mente, y la工艺 de apilamiento empeora. Si se utiliza una junta de tres niveles, eligiendo la forma de las láminas adecuada, la columna del núcleo solo agrega un tipo más de lámina, la complejidad工艺 aumenta ligeramente, pero el rendimiento magnético mejora significativamente. La junta de tres niveles del núcleo se forma apilando rotationalmente tres tipos diferentes de láminas. Según el nivel工艺 de las empresas de reparación eléctrica metalúrgica y los datos de rendimiento magnético en la junta, la junta de tres niveles es una opción ideal para mejorar los núcleos con juntas alternadas.

Tomando como ejemplo los transformadores de potencia S9-800/10 y S9-1000/10, para el mismo tipo de transformador, utilizando el mismo diseño, estructura y materiales, pero con diferentes métodos de superposición del núcleo: para 800 kVA, 4 unidades utilizaron juntas alternadas y 3 unidades utilizaron juntas de tres niveles; para 1000 kVA, 2 unidades utilizaron juntas alternadas y 3 unidades utilizaron juntas de tres niveles.

Según los datos de las pruebas, se puede concluir que, manteniendo constante la sección transversal de la columna del núcleo, las pérdidas en vacío de la junta de tres niveles disminuyen en un 7% ~ 8% en promedio en comparación con la junta alternada. La junta de tres niveles solo agrega un tipo de lámina a la columna, y el tiempo de corte de las chapas de silicio y de apilamiento del núcleo aumenta ligeramente, pero el beneficio obtenido es significativo.

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

En la esquina del paquete de láminas del núcleo, el tamaño del ancho de solapo en la zona de la junta entre las láminas de la columna y las láminas del yugo tiene un cierto impacto en el rendimiento en vacío del transformador. Un área de solapo grande aumenta相应mente la zona por la que pasa el flujo magnético, lo que resulta en un aumento de las pérdidas en vacío. Según pruebas en modelos de núcleo, por cada 1% de aumento en el área de solapo, las pérdidas en vacío de una junta a 45° aumentan un 0.3%. Para reducir las pérdidas en vacío, es necesario investigar y seleccionar un área de solapo que sea óptima tanto para las pérdidas en vacío como para la resistencia mecánica, bajo la premisa de cumplir con los requisitos de resistencia mecánica.

Modificar el área de solapo del paquete de láminas del núcleo, reduciendo el tamaño del vacío triangular local en el núcleo y disminuyendo la densidad de flujo magnético local en dicho vacío triangular, puede reducir las pérdidas en vacío del transformador. En nuestra empresa, la solapa original de las láminas del núcleo del transformador de distribución era de 10 mm, y se ha cambiado a 5 mm, logrando un cierto efecto de reducción de pérdidas. Cambiar la solapa de las láminas del núcleo de 10 mm a 5 mm aumenta el área de la sección transversal en el vacío triangular de la esquina del núcleo, lo que necesariamente reduce la densidad de flujo magnético local en el vacío triangular.

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

Las pérdidas en vacío del núcleo están relacionadas con la pérdida específica del material del núcleo y el peso del núcleo, y el peso de las esquinas del núcleo es parte del peso total del núcleo. Por lo tanto, el peso de las esquinas del núcleo no solo afecta el costo del transformador, sino que también influye directamente en las pérdidas en vacío del transformador.

Las premisas para discutir la relación entre la selección del ancho de las láminas del núcleo y la variación del peso de las esquinas del núcleo son:

(1) El número de escalones del núcleo debe ser el mismo.
(2) El diámetro del núcleo es D. El ancho de la lámina del escalón principal del núcleo se selecciona restando 5 mm o 10 mm de D para la combinación de formas de láminas. Los diferentes anchos de lámina y espesores de apilamiento de cada escalón forman diámetros de núcleo desiguales. La diferencia máxima entre los dos núcleos debe controlarse por debajo de +0.3 mm, es decir, no debe afectar el montaje del devanado debido a una desviación excesiva del diámetro del núcleo.
(3) El área de sección transversal efectiva del núcleo para diferentes formas de láminas debe ser teóricamente igual. El propósito de esto es garantizar la misma densidad de flujo magnético seleccionada y, por lo tanto, la misma pérdida específica del hierro.
(4) El ancho de lámina y el espesor de apilamiento de la sección transversal de la columna del núcleo deben ser consistentes con la sección transversal del yugo del núcleo.

Durante el proceso de diseño, una vez determinado el diámetro adecuado del núcleo, al seleccionar el ancho de la lámina del escalón principal del núcleo, se recomienda que el efecto de restar 10 mm al diámetro D es mejor que restar 5 mm. Sus ventajas son:

① El ancho de las láminas de cada escalón disminuye gradualmente.
② Garantizando la misma área de sección transversal efectiva del núcleo, el peso de las esquinas del núcleo se reduce.
③ La altura del núcleo se reduce en 10 mm, la altura total del tanque también se reduce en 10 mm, y se ahorra material en el transformador.