¿Qué es un transformador de potencia?

¿Qué es un transformador de potencia?

Un transformador de potencia es un dispositivo eléctrico estacionario que utiliza el principio de inducción electromagnética para convertir corriente alterna (CA) de un voltaje y nivel de corriente en CA de la misma frecuencia pero con un nivel (o niveles) de voltaje y corriente diferente. En otras palabras, es un dispositivo diseñado para transformar un voltaje (o corriente) CA de un determinado valor en otro voltaje (o corriente) de diferente valor (o valores) a la misma frecuencia. Los transformadores de potencia se encuentran entre los principales equipos de las centrales y subestaciones de energía.

¿Cuál es el principio operativo central?

Basado en la ley de inducción electromagnética de Faraday, la fórmula central es: relación de voltaje ≈ relación de vueltas (U1/U2 ≈ N1/N2):

Acoplamiento magnético: cuando la corriente alterna fluye a través del devanado primario, genera un flujo magnético alterno en el núcleo.

Fuerza electromotriz inducida: el flujo magnético pasa a través del devanado secundario, induciendo una fuerza electromotriz.

Transferencia de Energía: La energía eléctrica se transfiere “de forma inalámbrica” desde el lado primario al lado secundario a través del campo magnético, logrando aislamiento eléctrico y transformación de voltaje.

¿Cuál es la función de un transformador de potencia?

Los transformadores de potencia transforman voltaje, aíslan fuentes de energía y transmiten energía eléctrica; Son equipos clave en los sistemas de energía para lograr la conversión del nivel de voltaje y garantizar un suministro de energía seguro.

1. Función principal: Transformación de voltaje (incremento + reducción)

Intensificación: Las centrales eléctricas generan un voltaje relativamente bajo. El uso de un transformador para aumentar el voltaje permite la transmisión de energía a larga distancia, lo que reduce significativamente las pérdidas en la línea y mejora la eficiencia de la transmisión.

Reducción: a medida que la energía se entrega al usuario, se reduce en etapas para convertirse en energía de bajo voltaje segura y utilizable (por ejemplo, 0,4 kV/220 V).

2. Aislamiento eléctrico

Sólo hay acoplamiento magnético entre los devanados de alta y baja tensión, sin conexión eléctrica directa. Esto logra:

Aislamiento de seguridad entre personal y equipos, supresión de interferencias y reducción del impacto de fallas a tierra.

3. Transformación actual

A medida que aumenta el voltaje, la corriente disminuye; a medida que el voltaje disminuye, la corriente aumenta, satisfaciendo los requisitos actuales de diferentes cargas.

4.Transformación de impedancia

Modificar la impedancia equivalente del sistema para coordinar con la protección del relé y mejorar la estabilidad del sistema.

¿Para qué se utilizan los transformadores de potencia?

Se utilizan ampliamente en iluminación, equipos eléctricos de máquinas herramienta, equipos mecánicos y electrónicos, equipos médicos, unidades rectificadoras, el sector militar, aeroespacial y otros campos. El rendimiento del producto cumple con varios requisitos especiales de los usuarios.

¿Cuáles son los componentes principales de un transformador de potencia?

A. Desecante (cartucho de gel de sílice): Lleno de gel de sílice, conecta el aceite aislante del depósito de aceite (depósito de aceite) con la atmósfera. El desecante absorbe la humedad y las impurezas del aire para mantener el buen rendimiento de aislamiento de los devanados internos; La decoloración o el deterioro del gel de sílice pueden provocar fácilmente una obstrucción.

B. Indicador de nivel de aceite: Indica el nivel de aceite del transformador. Normalmente el nivel ronda los +20°C. Si el nivel es demasiado alto, se debe drenar el aceite; si es demasiado bajo, se debe agregar aceite. En invierno, cuando las temperaturas son bajas y la carga ligera, el nivel de aceite cambia poco o baja ligeramente. En verano, cuando la carga es pesada, la temperatura del aceite aumenta y el nivel de aceite también aumenta ligeramente; Ambos escenarios son normales.

C. Depósito de petróleo: Regula el volumen de aceite en el tanque para evitar la oxidación excesiva del aceite del transformador; Cuenta con un puerto de llenado en la parte superior.

D. Válvula de alivio de explosión: Previene el riesgo de explosión provocado por un aumento repentino de presión dentro del tanque debido a accidentes.

E. Termómetro de señal: Supervisa la temperatura de funcionamiento del transformador y emite una alerta. Indica la temperatura de la capa superior de aceite; La temperatura de los devanados del transformador suele ser 10°C más alta que la de la capa superior de aceite. Las normas nacionales estipulan: La temperatura máxima de funcionamiento de los devanados del transformador es de 105°C; (es decir, cuando la temperatura ambiente es de 40°C), la temperatura superior del aceite no debe exceder los 95°C. Generalmente se recomienda establecer la temperatura de monitoreo (temperatura superior del aceite) en 85°C o menos.

F. Cambiador de tomas: Cambia la relación de voltaje alterando el número de vueltas en el devanado de alto voltaje a través del cambiador de tomas.

G. Relé de señal de gas: (Relé de gas) Proporciona protección contra señales de gas ligeras y pesadas. El contacto superior dispara una señal de gas ligero, generalmente utilizada para señalización de alarma para indicar funcionamiento anormal del transformador; el contacto inferior activa una señal de gas pesado que, al activarse, envía una señal de alarma y al mismo tiempo dispara el disyuntor, lo que provoca que se dispare el transformador y activa una alarma; Normalmente, un relé de gas está lleno de aceite, indicando la ausencia de gas. Cuando el gas ingresa al tanque, fluye hacia el relé de gas; una vez que alcanza un cierto nivel, el gas desplaza el aceite, provocando que los contactos se abran. Abra la tapa exterior del relé de gas; hay dos varillas de ajuste en la parte superior. Desenrosque uno de los tapones para liberar el gas del relé; la otra varilla de ajuste es la perilla de prueba de funcionamiento de la protección. Al realizar operaciones con líneas vivas, se deben usar guantes aislados y se debe enfatizar la seguridad.

Puesta a tierra de transformadores de potencia

1. La carcasa del transformador debe estar conectada a tierra de forma fiable. El conductor neutro de trabajo y el conductor neutro de puesta a tierra deben colocarse por separado; el conductor neutro de trabajo no debe estar enterrado bajo tierra.

2. El circuito de puesta a tierra neutro del transformador debe configurarse con pernos de conexión extraíbles cerca del transformador.

3. Para transformadores equipados con descargadores de sobretensiones tipo válvula, la conexión a tierra debe satisfacer el requisito “tres en uno”; es decir, el punto neutro del transformador, la carcasa del transformador y la conexión a tierra del pararrayos deben estar conectados a un único punto de conexión a tierra común.

4. La resistencia de puesta a tierra será ≤4 ohmios.

Mantenimiento y reparación de transformadores de potencia.

I. Mantenimiento e inspección de rutina

Limpieza y mantenimiento

Elimine periódicamente el polvo y los residuos de aceite de la superficie del transformador para mantenerlo seco y limpio, evitando así cualquier impacto en el rendimiento de disipación de calor. Preste especial atención a la limpieza de los radiadores y las aberturas de ventilación para evitar obstrucciones.

Los casquillos y aisladores deben mantenerse limpios para evitar descargas eléctricas causadas por la suciedad acumulada.

Monitoreo de nivel y calidad del aceite

Verifique que el nivel de aceite en el depósito de aceite sea normal y que el aceite esté limpio y libre de impurezas. Si el nivel de aceite es demasiado bajo, rellénelo; si es demasiado alto, escurra el exceso de aceite.

El aceite aislante debe someterse a pruebas de resistencia dieléctrica y de impurezas cada 3 años (con intervalos más cortos requeridos durante el funcionamiento a plena carga). El aceite degradado debe filtrarse o sustituirse para garantizar una tensión de ruptura ≥40 kV.

Monitoreo de temperatura

La temperatura superior del aceite no debe exceder los 85°C. Las temperaturas de los puntos calientes en los devanados se deben controlar por debajo de 98 °C (tipo seco) o 80 °C (inmerso en aceite). Los aumentos anormales de temperatura pueden indicar sobrecarga o falla del sistema de enfriamiento.

II. Inspecciones profesionales periódicas

Pruebas de rendimiento de aislamiento

Pruebe la resistencia de aislamiento y la pérdida dieléctrica cada 2 años; La resistencia de aislamiento de alto voltaje no debe ser inferior al 70% del valor de fábrica.

La diferencia de resistencia CC entre las tres fases de los devanados debe ser ≤2%, y la variación respecto a los datos históricos no debe exceder el 2%.

Mantenimiento del sistema de refrigeración

Verifique el estado de funcionamiento de los ventiladores y las bombas de aceite, limpie el polvo de los radiadores y garantice un flujo de aceite sin obstrucciones. Los sistemas de refrigeración por aire forzado requieren pruebas periódicas de las funciones de arranque y parada.

Inspección de puesta a tierra y protección contra rayos

Mida la resistencia de puesta a tierra anualmente para asegurarse de que sea ≤4Ω; La puesta a tierra de los descargadores de sobretensiones debe conectarse al punto neutro y a la carcasa del transformador (puesta a tierra tres en uno).

III. Mantenimiento de componentes clave

Cambiador de toques

Inspeccione periódicamente el apriete de los contactos y compruebe si hay quemaduras; el mecanismo de conmutación debe funcionar suavemente sin atascarse. Los transformadores con cambio de tomas bajo carga deben operarse de acuerdo con los procedimientos.

Relés de gas

Cuando se activa una alarma de gas ligero, verifique el nivel de aceite y las propiedades del gas; Si se activa una alarma de gas pesado, investigue inmediatamente las fallas internas.

Respirador y gel de sílice

Reemplace el gel de sílice en el respiradero cuando se torne rosado para evitar que entre humedad en el depósito de aceite.

IV. Manejo de condiciones operativas especiales

Operación de sobrecarga: cuando el factor de carga a largo plazo excede el 80 % o la temperatura ambiente excede los 40 °C, acorte el ciclo de inspección a 6 meses y aumente la frecuencia del análisis de cromatografía de gases de petróleo.

Transformadores envejecidos: Los equipos en funcionamiento por más de 15 años deben someterse a una inspección exhaustiva cada seis meses, incluso con cargas bajas.

V. Precauciones de seguridad

Durante el mantenimiento, se debe desconectar la energía y conectar el equipo a tierra; Utilice herramientas profesionales y haga que el trabajo sea realizado por personal cualificado.

En caso de incendio de un transformador, corte inmediatamente el suministro eléctrico y extinga el fuego con un extintor de dióxido de carbono o de polvo seco; el uso de agua está estrictamente prohibido.

Si necesita comprar un transformador, contáctenos. Estaremos encantados de ayudarle.