Cómo Funcionan Los Transformadores De Corriente De Alta Tensión

¿Quiere saber cómo funcionan los transformadores de corriente de alta tensión?, Los transformadores de corriente de alta tensión se utilizan normalmente en grandes laboratorios de voltaje con fines de prueba. Este transformador está sujeto a voltajes transitorios y sobretensiones durante su funcionamiento normal cuando el aislamiento bajo prueba se rompe.

Cómo Funcionan Los Transformadores De Corriente De Alta Tensión
Cómo funcionan los transformadores de corriente de alta tensión

Para soportar estos voltajes de impulso, el aislamiento de estos transformadores de corriente de alta tensión deben diseñarse cuidadosamente. Suelen ser transformadores monofásicos de tipo núcleo.

A continuación te mostraremos, que son y cómo funcionan los transformadores de corriente de alta tensión:

1.  ¿Qué son los transformadores de corriente de alta tensión?

Los transformadores de corriente de alta tensión convierten los voltajes de un nivel o configuración de fase a otro, generalmente de mayor a menor. Pueden incluir características para aislamiento eléctrico, distribución de energía y aplicaciones de control e instrumentación.

Este tipo de diseño de transformadores de corriente de alta tensión dependen del principio de inducción magnética entre bobinas para convertir los niveles de voltaje y / o corriente. Se pueden configurar como una configuración primaria monofásica o una configuración trifásica. El tamaño y el costo de los transformadores de corriente de alta tensión aumentan cuando se baja la lista de devanados primarios de alta tensión.

2. ¿Dónde se usan los transformadores tipo carcasa y tipo núcleo? ¿Por qué?

Es una elección hecha por el diseñador, principalmente. No hay una regla dura y rápida. Pero hay algunas tendencias que vemos que se basan en simples aspectos prácticos.

Transformadores de corriente de alta tensión tipo Core

En su mayoría, los transformadores de corriente de alta tensión de tipo Core son populares en aplicaciones de alto voltaje como transformadores de distribución, transformadores de potencia y obviamente transformadores automáticos.

Transformadores de corriente de alta tensión tipo Core
Transformadores de corriente de alta tensión tipo Core

Las razones son:

  • El alto voltaje corresponde al alto flujo. Entonces, para mantener baja tu pérdida de hierro, debes usar un núcleo más grueso. Entonces, el tipo de núcleo es la mejor opción.
  • Un alto voltaje requiere un aislamiento pesado. En bobinado tipo núcleo, el aislamiento es más fácil. De hecho, el devanado LV (bajo voltaje) actúa como un aislamiento entre el devanado HV (alto voltaje) y el núcleo.

Transformadores de corriente de alta tensión tipo Shell

Mientras que, los transformadores tipo Shell son populares en aplicaciones de baja tensión, como los transformadores utilizados en circuitos electrónicos y convertidores electrónicos de potencia, etc.

Transformador tipo shell
Transformador tipo shell

Las razones son:

  • El bajo voltaje. Comparativamente requiere más volumen para los cables de cobre que el del núcleo de hierro. Por lo tanto, las ventanas cortadas en las láminas laminadas tienen que ser de mayor proporción con respecto al tamaño total del transformador. Entonces, el tipo de concha es una mejor opción.
  • Aquí no le importa mucho el aislamiento y el aislamiento es delgado y liviano. Para que pueda poner el devanado de la forma que desee en la carcasa.

3.  Funcionamiento de los transformadores de corriente de alta tensión

Este tipo de transformador generalmente está sumergido en aceite. Las láminas de baquelita se utilizan para separar devanados de alta tensión y de baja tensión. Los transformadores de alta tensión utilizados para las pruebas de cables de alta tensión también deben suministrar suficiente corriente eléctrica.

Suministro de corriente eléctrica
Suministro de corriente eléctrica monofásica

Esto puede generar mucho calor y, como tal, el sistema de enfriamiento de estos transformadores está diseñado con mucho cuidado. También se debe tener especial cuidado para garantizar una regulación adecuada del voltaje del transformador.

Para propósitos de prueba del aislador, la corriente requerida es muy menor pero, mientras el aislador se descompone durante la prueba, fluiría una gran corriente a través del transformador. Para limitar esta corriente, se conecta una alta resistencia en serie co-transformadora.

Como las pruebas de aislamiento no requieren una corriente tan alta, los transformadores de alta tensión utilizados para este propósito no necesitan tener una clasificación de kVA alta.

Tabla del funcionamiento de los trasformadores de alta tensión

La siguiente tabla muestra la clasificación del transformador utilizado para diversos fines de prueba. Hasta un voltaje de 500 kV, generalmente solo se usa una sola unidad de transformador de alto voltaje.

SL

Propósitos Capacidad Voltaje máximo
1)

Prueba de rutina para motores eléctricos y engranajes de conmutación

pequeño

2 a 3 KV

2)

Prueba de aislamiento

10 a 20 kV A

50 KV
3)

Prueba de rutina de cable

50 kV A 10 a 30 KV
4)

Transformador de alta tensión y pruebas de aisladores

20 a 50 kV A

100-200

KV

5)

Prueba de aislador de cuerdas

0.5 a 1 kV A por KV

500 a 2000

KV

6) Prueba de cable de alto voltaje 100 a 500

kV A

100 a 500

KV

Más allá de 500 kV, ya no es económico usar un solo transformador (el tamaño es demasiado grande). En estas situaciones donde se requieren más de 500 kV, dos unidades se conectan en serie para producir el voltaje requerido.

La siguiente figura muestra la conexión en cascada típica de dos transformadores.

Transformador en cascada
Transformador en cascada

Bajo voltaje se suministra al devanado de baja tensión de un transformador elevador 1 como se muestra en la figura siguiente.

  • El tanque de este transformador está conectado a tierra.
  • El secundario de este transformador está conectado al tanque conectado a tierra y el otro extremo sale a través de un buje de alto voltaje.
  • El buje está diseñado y fabricado de manera tan especial que puede soportar un alto voltaje secundario completo, con respecto al potencial de puesta a tierra del tanque del transformador. Otro terminal de derivación también pasa por este casquillo de alto voltaje.
  • El extremo de alto voltaje y los extremos del terminal de derivación están conectados a través del primario del segundo transformador. Un extremo del devanado secundario del segundo transformador está conectado a su tanque.
  • El tanque del segundo transformador no está conectado a tierra como el primer transformador. Esto está aislado y aislado de la tierra para el voltaje secundario completo del transformador.
  • Un extremo del devanado secundario o de alto voltaje del segundo transformador está conectado a tierra y el otro extremo solo sale del buje de alto voltaje para alimentar el alto voltaje a los equipos y aisladores bajo prueba.
Prueba de un transformadores de corriente de alta tensión
Prueba de un transformador de corriente de alta tensión en un sistema EGR

Por lo tanto, este método de regulación de voltaje se usa en transformadores de alta tensión solo cuando se requiere para pruebas de aparamenta grandes y costosas.

4.  Cómo Hacer en Circuitos con transformadores de corriente de alta tensión

A continuación te mostraremos cómo se realizan los transformadores de corriente de alta tensión para que puedas observar como es el funcionamiento:

Paso 1: Bobina de múltiples secciones

Puedes encontrar un buen núcleo de ferrita en un televisor antiguo. Hay muchas maneras de hacer los transformadores de corriente de alta tensión y son difíciles de hacer y encontrar.

Pero afortunadamente, existe una alternativa: la bobina de múltiples secciones, la idea es que, en el lugar de las capas, aquí las secciones del marco, que se llenan con un cable, se pueda enrollar a granel, un poco menos eficiente, pero muy simple.

Bobina de múltiples secciones
Bobina de múltiples secciones

Paso 2: transformador de bobina

  • Limpia soportes con archivo pequeño. El segundo paso es usar un cable de cobre esmaltado de calibre 36, y soldar un cable trenzado regular.
  • Coloca un tubo termorretráctil, dale una vuelta en la primera sección y llena el alambre de esmalte en las siguientes 10 secciones, aproximadamente 150 vueltas en cada una y 1500 en total.
  • Solda de alambre al otro lado.
transformador de bobinado
Transformador de bobinado

Paso 3: Relleno con resina epoxi

  • Después de terminar el devanado, necesitas aislar la bobina con una resina epoxi, intenta hacer un molde con papel y cinta, o busca un patrón con forma de taza.
  • Haz agujeros para los cables de salida y séllalo con pegamento caliente.
  • Vierta el epoxi con un poco más, se encogerá cuando esté seco.
  • También sería bueno poner el molde en una cámara de vacío. Después de que la bobina esté seca, se debe moler donde sea necesario para colocar el núcleo.
Relleno con resina epoxi
Relleno con resina epoxi

Paso 4: final

  • Puedes usar circuitos populares para alimentar este transformador, como el controlador ZVS.
Funcionamiento de los transformadores de corriente de alta tensión
Funcionamiento final del transformador

Desventajas…

  • Una de las desventajas de hacer este transformador es la ionización cerca del núcleo, es necesario hacer las paredes un poco más gruesas para mejorar esta característica.

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