Núcleo del Transformador: Materiales, Estructura, Rendimiento, Pérdidas y Ruido
Elnúcleo del transformadorEs una de las partes clave de cualquier transformador. Puede parecer una pila de acero bastante simple, pero suceden muchas cosas en su interior.
El núcleo proporciona el camino magnético entre los devanados primario y secundario. Cuando se energiza el transformador, el flujo magnético viaja a través de este camino y permite que la energía eléctrica se transfiera de un devanado a otro.
Lo que importa aquí no es sólo el tipo de acero utilizado. La geometría del núcleo, el espesor de la laminación, el diseño de las juntas, la calidad del corte, la fuerza de sujeción, el aislamiento, la conexión a tierra e incluso la forma en que se maneja el núcleo durante la fabricación pueden afectar el transformador final.
Estos detalles tienen una conexión directa contransformador sin-pérdida de carga, sin-corriente de carga, corriente de irrupción, vibración, ruido del transformador, eficiencia y vida útil.
ParaTransformador YaweiPor lo tanto, el diseño del núcleo del transformador se trata como una parte importante del diseño general del transformador en lugar de algo que pueda considerarse por separado.
Descripción general del núcleo del transformador
El objetivo principal del núcleo de un transformador es proporcionar una ruta de baja-reluctancia para el flujo magnético.
Cuando se aplica voltaje CA al devanado primario, se establece un campo magnético alterno en el núcleo. Luego, el flujo magnético conecta el devanado secundario e induce un voltaje en él.
Eso suena bastante simple. El desafío es hacer que este camino magnético sea eficiente.
Un buen núcleo de transformador debe mantener bajas las pérdidas magnéticas y al mismo tiempo proporcionar suficiente resistencia mecánica y mantener las dimensiones requeridas. Agrandar el núcleo no siempre es la respuesta. Un núcleo más grande puede reducir la densidad del flujo magnético, pero también significa más acero, mayor peso, mayores dimensiones y mayores costos de fabricación.
Entonces, el diseño del núcleo del transformador es realmente un acto de equilibrio entreRendimiento magnético, eficiencia, resistencia mecánica, enfriamiento, tamaño y costo..
Materiales del núcleo del transformador
El material del núcleo tiene una influencia importante en la eficiencia del transformador. Afectasin-pérdida de carga, sin-corriente de carga, densidad de flujo magnético y ruido del transformador.
Las diferentes aplicaciones de transformadores requieren diferentes materiales magnéticos.
Hojas de acero magnéticas-laminadas en caliente
El acero magnético-laminado en caliente se utilizaba ampliamente en diseños de transformadores anteriores. Se produce mediante un proceso de laminación a alta-temperatura y generalmente tiene mayores pérdidas magnéticas que el acero eléctrico utilizado en los transformadores modernos de alta-eficiencia.
Por ese motivo, el acero magnético-laminado en caliente es ahora menos común en los núcleos de los transformadores de distribución y energía modernos.
Todavía se puede encontrar en transformadores más antiguos y en determinadas aplicaciones donde los requisitos de rendimiento son diferentes. Pero para los transformadores modernos de bajas-pérdidas, normalmente se prefieren otros materiales.
Hojas de acero magnéticas orientadas-de grano-laminadas en frío
Hojas de acero magnéticas orientadas-de grano-laminadas en frío, comúnmente conocido como acero CRGO, se utilizan ampliamente en los núcleos de transformadores modernos.
Los granos del acero están orientados principalmente en la dirección de laminación. Esto le da al material excelentes características magnéticas en esa dirección. Cuando el material se corta, apila y ensambla correctamente, puede proporcionar una baja pérdida del núcleo y una corriente magnetizante relativamente baja.
Algunas de sus características importantes se muestran a continuación.
| Propiedad | Por qué es importante |
|---|---|
| Baja pérdida de núcleo específica | Ayuda a reducir la pérdida sin-carga del transformador |
| Alta permeabilidad magnética | Ayuda a reducir la corriente magnetizante. |
| Orientación del grano | Mejora la conducción del flujo magnético. |
| Grosor de chapa fina | Reduce la pérdida por corrientes parásitas- |
| Aislamiento de superficies | Limita la corriente circulante entre laminaciones. |
Hay un punto importante aquí:Un buen acero CRGO no significa automáticamente un núcleo de transformador de baja-pérdida.
El proceso de fabricación es igualmente importante. El corte, el control de rebabas, el apilamiento, la construcción de juntas del núcleo, la tensión mecánica, la presión de sujeción y la calidad del aislamiento pueden afectar el núcleo terminado.
En otras palabras, el material proporciona al fabricante un buen punto de partida, pero el proceso de fabricación determina cuánto de ese potencial se logra realmente.
Materiales de aleación amorfa
aleación amorfaes otro material central utilizado particularmente en transformadores de distribución de bajas-pérdidas.
A diferencia del acero eléctrico convencional de grano-orientado, la aleación amorfa tiene una estructura no-cristalina. Normalmente se suministra como una cinta metálica muy delgada y sus propiedades magnéticas pueden generar pérdidas sin carga muy bajas.
Esto hace que la aleación amorfa sea atractiva para transformadores que permanecen energizados continuamente.
Incluso cuando un transformador lleva muy poca carga, su núcleo sigue consumiendo energía. Tras miles de horas de funcionamiento, reducir esta constante pérdida sin-carga puede marcar una diferencia notable.
¿La desventaja? La aleación amorfa es relativamente delicada. Requiere manipulación, corte, conformado y montaje cuidadosos para evitar daños al material.
Estructura del núcleo del transformador
Los núcleos de transformadores se dividen comúnmente en tres tipos principales:
Núcleo de transformador tipo núcleo-, núcleo de transformador tipo cáscara- y núcleo enrollado.
Cada estructura tiene sus propias ventajas y requisitos de fabricación. La elección depende de la capacidad del transformador, el nivel de voltaje, la aplicación, los requisitos mecánicos y el diseño general.
Núcleo-Tipo Núcleo de transformador
Elnúcleo-tipo núcleo de transformadorEs ampliamente utilizado en transformadores de potencia y transformadores de distribución.
En un diseño típico de tres-fases, el núcleo tiene tres columnas principales conectadas por yugos superiores e inferiores. Los devanados se colocan alrededor de las ramas del núcleo.
Esto crea un circuito magnético relativamente directo y proporciona una disposición práctica para muchas aplicaciones de transformadores.
Diagrama de laminación del núcleo del transformador tipo-núcleo
El núcleo de un transformador no está hecho de un bloque sólido de acero.
En cambio, está construido a partir de muchas láminas o laminaciones delgadas de acero magnético. Las laminaciones se aíslan eléctricamente entre sí y se apilan para crear el circuito magnético requerido.
Las articulaciones centrales son particularmente importantes. Los núcleos de transformadores modernos comúnmente usanjuntas en inglete o juntas-traslapadas escalonadaspara mejorar el flujo del flujo magnético.
Una junta mal diseñada o mal ensamblada puede crear una concentración de flujo local y aumentar la pérdida del núcleo. Entonces, si bien la articulación puede parecer un pequeño detalle, puede tener un efecto sorprendentemente grande en el rendimiento.
Componentes de sujeción del núcleo del transformador tipo-núcleo
El núcleo debe permanecer mecánicamente estable durante el transporte, la instalación, el funcionamiento normal y las condiciones de cortocircuito-.
Los componentes de sujeción del núcleo pueden incluir vigas de sujeción, placas de presión, tirantes, estructuras de soporte y piezas aislantes.
La cantidad de presión de sujeción debe controlarse cuidadosamente.
Una presión demasiado pequeña puede permitir que las laminaciones se muevan o vibren. Demasiada presión puede introducir tensión mecánica en el acero magnético y potencialmente aumentar la pérdida del núcleo.
No hay ningún beneficio en simplemente ajustar todo tanto como sea posible. Lo que importa es una presión uniforme y controlada.
Placas de unión de núcleo de transformador tipo-núcleo
Placas de unión del núcleorefuerza la estructura de sujeción y ayuda a mantener la geometría diseñada del núcleo.
También ayudan a distribuir fuerzas mecánicas a través del conjunto central.
Esto se vuelve cada vez más importante a medida que aumenta la capacidad del transformador. Durante un cortocircuito, pueden actuar fuertes fuerzas electromagnéticas sobre los devanados y las estructuras circundantes, por lo que la parte activa necesita un soporte mecánico adecuado.
Correas de unión para columnas con núcleo de transformador tipo núcleo-
Se pueden utilizar correas de sujeción alrededor de las columnas centrales para mantener las laminaciones juntas y limitar el movimiento.
Mejoran la estabilidad mecánica, pero deben aplicarse con cuidado. La presión excesiva ejercida por las correas puede introducir tensión en el acero eléctrico.
Dado que la tensión mecánica puede cambiar las características magnéticas del material, un control deficiente aquí puede conducir a mayorestransformador sin-pérdida de carga.
Aislamiento del núcleo del transformador tipo-núcleo
Las laminaciones individuales necesitan aislamiento eléctrico entre ellas.
Normalmente se aplica una fina capa aislante a la superficie del acero magnético. Su función es impedir que importantes corrientes circulantes pasen de una laminación a otra.
Si el aislamiento se daña durante el corte, el transporte, el apilado o el montaje, pueden producirse pérdidas adicionales por corrientes parásitas-.
Por este motivo, es necesario prestar especial atención a zonas como los bordes cortados, las uniones centrales, los puntos de sujeción y los puntos de conexión a tierra.
Canales de aceite de refrigeración del núcleo del transformador tipo-núcleo
En un transformador-inmerso en aceite, el calor generado por el núcleo y los devanados debe transferirse al aceite aislante y luego eliminarse a través del sistema de enfriamiento.
Los canales de aceite se incorporan en el diseño-de la pieza activa cuando sea necesario. Ayudan a que el aceite circule alrededor de las áreas-que producen calor y lo eliminan.
La refrigeración del núcleo y la refrigeración del devanado están estrechamente relacionadas. Por lo tanto, un buen diseño de transformador considera el flujo de aceite interno como un sistema térmico general en lugar de tratar cada componente por separado.
Núcleo-Tipo de conexión a tierra del núcleo del transformador
El núcleo del transformador normalmente está conectado a tierra en un punto designado.
El objetivo es mantener el núcleo a un potencial eléctrico definido y evitar cargas electrostáticas no deseadas.
En general, el núcleo debería tenerun punto de conexión a tierra intencional.
Si hay múltiples rutas de conexión a tierra no deseadas, pueden formar bucles conductores cerrados. Estos bucles pueden permitir que las corrientes circulantes fluyan a través de la estructura central, produciendo calentamiento adicional.
Ese es un pequeño detalle que puede convertirse en un grave problema si se pasa por alto.
Núcleo de transformador tipo Shell-
en unNúcleo de transformador tipo shell-, el núcleo magnético rodea una mayor parte de los devanados.
Su circuito magnético es diferente al de un transformador de tipo núcleo-convencional. La construcción tipo carcasa-puede proporcionar un fuerte soporte mecánico para los devanados y se utiliza en ciertos transformadores de potencia y aplicaciones de transformadores especializados.
Diagrama de laminación del núcleo del transformador tipo Shell-
Las laminaciones están dispuestas de manera que el núcleo forme una estructura magnética alrededor del conjunto de bobinado.
La forma exacta depende del voltaje, la capacidad, la frecuencia, la configuración del devanado y los requisitos mecánicos del transformador.
Al igual que con un transformador de tipo núcleo-, es importante una alineación precisa de la laminación y uniones cuidadosamente diseñadas. Un apilamiento deficiente, dimensiones de unión incorrectas o tensión mecánica excesiva pueden aumentar la reluctancia magnética y la pérdida del núcleo.
Componentes de sujeción del núcleo del transformador tipo Shell-
Los transformadores de tipo carcasa-necesitan componentes de sujeción cuidadosamente diseñados para mantener el núcleo y los devanados en las posiciones previstas.
El sistema de sujeción debe proporcionar suficiente resistencia mecánica para soportar fuerzas electromagnéticas y al mismo tiempo evitar tensiones innecesarias sobre el material magnético.
Una vez más, el objetivo es la sujeción controlada. Más presión no significa automáticamente un mejor rendimiento.
Canales de aceite del núcleo del transformador tipo Shell-y aislamiento laminado
En el caso de transformadores de tipo-carcasa-inmersa en aceite, los canales de aceite ayudan a hacer circular el aceite de refrigeración alrededor de los componentes-generadores de calor.
Al mismo tiempo, el aislamiento entre las laminaciones del núcleo debe permanecer intacto.
Si el aislamiento de laminación se daña, se pueden desarrollar corrientes circulantes entre láminas adyacentes, lo que aumenta la pérdida del núcleo y potencialmente provoca un calentamiento adicional.
Núcleo de la herida
A núcleo de la heridaSe fabrica enrollando continuamente una tira estrecha de material magnético en un circuito magnético cerrado.
A diferencia de un núcleo apilado convencional, el material magnético sigue una trayectoria sinuosa continua. Esto puede reducir la cantidad de uniones centrales tradicionales y proporcionar un circuito magnético eficiente.
Los núcleos bobinados se utilizan comúnmente en transformadores de distribución y diseños de transformadores compactos.
Núcleo enrollado monofásico-
A núcleo bobinado monofásico-Generalmente se produce enrollando acero magnético en una forma cerrada, a menudo rectangular o redondeada.
Luego se ensambla el devanado alrededor del núcleo.
Cuando el núcleo se fabrica con precisión, su trayectoria magnética relativamente continua puede ayudar a lograr bajas pérdidas sin-carga y dimensiones compactas del transformador.
Núcleo enrollado trifásico-
A núcleo bobinado trifásicoestá diseñado para proporcionar tres circuitos magnéticos para el funcionamiento de un transformador trifásico-.
Puede ofrecer una estructura compacta y un buen rendimiento magnético. Sin embargo, el proceso de fabricación debe ser bastante preciso porque las tres fases deben mantener una geometría y características magnéticas consistentes.
Parámetros de rendimiento del núcleo del transformador
El rendimiento del núcleo de un transformador generalmente se evalúa utilizando varios parámetros importantes. Entre ellos,sin-pérdida de carga y sin-carga actualson especialmente importantes.
El material del núcleo, la densidad del flujo magnético, el diseño de la laminación, las uniones del núcleo, la tensión mecánica y la calidad de fabricación influyen.
Sin-pérdida de carga del núcleo del transformador
Sin-pérdida de carga del núcleo del transformadorse refiere principalmente a la energía consumida por el núcleo magnético cuando el transformador está energizado pero el lado secundario no suministra carga.
Los dos componentes principales son la pérdida por histéresis y la pérdida por corrientes parásitas-.
A diferencia de la pérdida de carga, no-se produce ninguna pérdida de carga mientras el transformador esté energizado. Esto lo hace particularmente importante para transformadores que operan continuamente.
Por ejemplo, una pequeña diferencia en la pérdida sin-carga puede no parecer impresionante en una hoja de especificaciones. Pero tras muchos años de funcionamiento continuo, el consumo de energía acumulado puede ser significativo.
| Factor | Efecto sobre la pérdida del núcleo |
| Material del núcleo | Determina las características básicas de pérdida magnética. |
| Densidad de flujo magnético | Una mayor densidad de flujo generalmente aumenta la pérdida del núcleo. |
| Espesor de laminación | Influye en la pérdida de corrientes revueltas- |
| Diseño de juntas centrales | Puede afectar la concentración de flujo local |
| Estrés mecánico | Puede degradar el rendimiento magnético |
| Aislamiento de laminación | Ayuda a controlar las corrientes circulantes. |
| Calidad de fabricación | Determina en qué medida el núcleo terminado coincide con el diseño. |
Sin-corriente de carga del núcleo del transformador
No hay-carga actuales la corriente consumida por un transformador cuando su devanado secundario está abierto.
Parte de esta corriente es la corriente magnetizante necesaria para establecer el flujo magnético en el núcleo.
Un núcleo fabricado con acero magnético de alta-permeabilidad puede ayudar a reducir la corriente magnetizante. Sin embargo, la forma de onda real de la corriente sin carga se ve afectada por las características magnéticas no lineales del núcleo.
La saturación magnética, la densidad de flujo, las propiedades del material y el diseño del núcleo pueden influir en el resultado final.
Fabricación de núcleos de transformadores: influencia en el rendimiento sin-carga
Aquí es donde las cosas se ponen interesantes.
Dos núcleos de transformador pueden utilizar el mismo grado de acero magnético pero aun así mostrar un rendimiento diferente sin-carga. ¿Por qué? Porque la fabricación tiene una gran influencia en el núcleo acabado.
Cortar, perforar, apilar, ensamblar juntas, manipular, sujetar y tratar con aislamiento pueden cambiar las características magnéticas del producto final.
Influencia de la deformación magnética de la lámina de acero y la tensión mecánica en el rendimiento sin carga
El acero eléctrico es sensible al estrés mecánico.
La flexión, el impacto, la compresión excesiva o el manejo brusco pueden afectar sus propiedades magnéticas. En algunos casos, el resultado es una mayor pérdida en el núcleo y una mayor corriente magnetizante.
Por lo tanto, las laminaciones centrales deben manipularse con cuidado, especialmente alrededor de las esquinas y juntas.
Rebabas y daños en el aislamiento de las láminas centrales y rendimiento sin-carga
Pueden aparecer rebabas a lo largo de los bordes de las láminas centrales cortadas o perforadas.
Si las rebabas son excesivas, las laminaciones adyacentes pueden entrar en contacto eléctrico. Esto puede debilitar el aislamiento interlaminar y aumentar las corrientes circulantes.
El mismo problema puede ocurrir si se daña el revestimiento aislante del acero.
Por esta razón, la precisión del corte y el control de las rebabas son partes importantes de la fabricación del núcleo del transformador.
Influencia del punzonado central en la pérdida de carga sin-
Las operaciones de punzonado y corte pueden crear tensión mecánica alrededor de los bordes procesados.
Si el proceso no se controla bien, el área estresada puede aumentar y las propiedades magnéticas del material pueden deteriorarse.
El corte de precisión ayuda a reducir este efecto y hace que el núcleo terminado sea más consistente.
Influencia del tamaño de la junta central en la pérdida de carga sin-
Las uniones del núcleo merecen especial atención porque son áreas donde el flujo magnético puede volverse menos uniforme.
Si la junta está mal diseñada, dimensionada incorrectamente o ensamblada incorrectamente, puede ocurrir una concentración local de flujo. Esto puede aumentar tanto las pérdidas locales como la pérdida general sin-carga.
Las dimensiones de las juntas, la superposición, la alineación y el estado de la superficie son importantes.
Influencia del diseño del núcleo del transformador en la pérdida de carga sin-
El diseño del núcleo del transformador tiene un efecto directo sobre la eficiencia con la que el flujo magnético viaja a través del núcleo.
El objetivo es crear un circuito magnético con baja reluctancia manteniendo al mismo tiempo la densidad del flujo magnético dentro de un rango apropiado.
Un buen diseño no es necesariamente el que tiene la menor cantidad de acero. Es el que proporciona el equilibrio adecuado entre pérdidas, dimensiones, peso, ruido, eficiencia y costo.
Influencia de la laminación del núcleo en la pérdida de carga sin-
Las laminaciones finas ayudan a reducir la pérdida de corrientes parásitas-porque limitan el tamaño de las rutas de corriente circulante.
Sin embargo, el acero más delgado también es más sensible a los problemas de manipulación y apilamiento. Puede ser más fácil dañarlo o deformarlo.
Por lo tanto, la elección del espesor de laminación implica consideraciones tanto de rendimiento eléctrico como de fabricación.
Número de laminaciones por laminación y rendimiento sin-carga
El número y disposición de las laminaciones afectan la continuidad del camino magnético.
Si las láminas están mal alineadas pueden aparecer pequeños huecos e irregularidades. Estos aumentan la reluctancia magnética y pueden afectar el rendimiento sin-carga.
El apilamiento preciso ayuda a mantener el área de sección transversal-y las características magnéticas previstas.
Sin-pérdida de carga en juntas entrelazadas y escalonadas
Uniones entrelazadas y uniones-traslapadas escalonadasse utilizan comúnmente para mejorar la distribución del flujo magnético en las uniones del núcleo.
En comparación con las juntas a tope simples, las juntas escalonadas diseñadas adecuadamente pueden reducir la concentración de flujo local y mejorar el rendimiento sin-carga.
Por supuesto, el resultado depende de algo más que la geometría de la junta. La calidad del acero, la densidad del flujo, la precisión del corte, la calidad del apilado y la tensión mecánica también son importantes.
Influencia de la forma de la sección transversal-del núcleo en la pérdida de carga sin-
La sección transversal-del núcleo afecta la distribución del flujo magnético, así como la eficiencia con la que se utiliza el acero disponible.
Muchos núcleos de transformadores utilizan una sección transversal de varios-pasos-que se aproxima a una forma circular alrededor del devanado. Este enfoque puede proporcionar un buen rendimiento magnético sin complicar innecesariamente el proceso de fabricación.
Una sección transversal del núcleo bien-optimizada-ayuda a reducir la concentración de flujo local y respalda la eficiencia deseada.
Coeficiente de pérdida de núcleos de láminas de acero magnéticos orientados al grano-
ElCoeficiente de pérdida de núcleos de láminas de acero magnéticas orientadas al grano-describe las características de pérdida magnética del acero eléctrico seleccionado en condiciones de prueba específicas.
Sin embargo, el valor de pérdida de material indicado por el fabricante no debe tratarse como la pérdida real garantizada de un núcleo de transformador terminado.
El núcleo terminado se ve afectado por todo el proceso de fabricación.
| Factor central | Posible influencia |
| Grado de acero | Determina las características magnéticas básicas. |
| Espesor de la hoja | Influye en la pérdida de corrientes revueltas- |
| Densidad de flujo magnético | Afecta fuertemente la pérdida del núcleo. |
| Proceso de corte | Puede introducir estrés mecánico. |
| Altura de la rebaba | Puede afectar el aislamiento de laminación. |
| Diseño conjunto | Influye en la distribución del flujo. |
| Precisión de apilamiento | Afecta la continuidad magnética. |
| Fuerza de sujeción | Puede introducir estrés mecánico |
| Aislamiento de superficies | Ayuda a prevenir las corrientes circulantes. |
Por este motivo, la selección de materiales y la calidad de fabricación deben considerarse conjuntamente.
Número de grupo de conexión y número de núcleo-Rendimiento de carga
Elnúmero de grupo de conexión del transformador, comoDyn11, Yyn0 o Yd11, describe las conexiones de los devanados y el desplazamiento de fase entre los lados de alto-voltaje y de bajo-voltaje.
El grupo de conexión no cambia directamente las propiedades magnéticas básicas del núcleo.
Sin embargo, la configuración del devanado y las condiciones de excitación influyen en la condición de funcionamiento magnético del transformador. Por lo tanto, para los transformadores trifásicos-, el diseño del núcleo y la conexión del devanado deben considerarse en conjunto.
El grupo de conexión también es importante cuando los transformadores operan en paralelo. Para un funcionamiento en paralelo adecuado se necesitan relaciones de tensión, impedancia, polaridad y desplazamiento de fase compatibles.
Corriente de irrupción del transformador
Corriente de irrupción del transformadorEs un aumento temporal de corriente que puede ocurrir cuando se energiza un transformador.
El núcleo del transformador está directamente implicado en este fenómeno.
En el momento de la energización, el flujo magnético depende del punto de conmutación de la forma de onda del voltaje de CA y del flujo residual que queda en el núcleo.
Si las condiciones son desfavorables, el flujo resultante puede llegar a ser mucho mayor que su valor operativo normal. El núcleo puede entonces entrar en saturación magnética, provocando una corriente magnetizante muy grande.
Varios factores afectan la corriente de irrupción del transformador:
| Factor | Influencia |
| Punto de conmutación | Determina la condición de flujo inicial. |
| flujo residual | Puede contribuir al flujo recién establecido |
| Material del núcleo | Afecta las características de saturación. |
| Diseño de transformador | Determina las condiciones normales de funcionamiento magnético. |
| Impedancia del sistema | Influye en la corriente resultante. |
| Configuración de bobinado | Puede afectar el comportamiento transitorio |
Para transformadores grandes, la corriente de entrada debe considerarse cuidadosamente al configurar los sistemas de protección.
Por ejemplo, la protección diferencial del transformador necesita distinguir una irrupción magnetizante temporal de una falla interna genuina. De lo contrario, un transformador que de otro modo estaría en buen estado podría dispararse innecesariamente durante la energización.
Ruido del transformador
Ruido del transformadorEs otra característica importante que tiene una fuerte relación con el núcleo.
El familiar zumbido de un transformador energizado se asocia principalmente conmagnetoestriccióny fuerzas electromagnéticas en el núcleo.
Sin embargo, el núcleo no es la única fuente posible de sonido. También pueden contribuir los ventiladores de refrigeración, las bombas de aceite, la vibración del tanque, la vibración del devanado y otros componentes mecánicos.
Causas del ruido del transformador
La principal fuente de ruido del núcleo es la magnetoestricción.
Cuando cambia el campo magnético, el acero magnético sufre pequeños cambios dimensionales. Estos cambios ocurren repetidamente con el campo magnético alterno y crean vibraciones mecánicas.
Luego, la vibración se puede transferir a la estructura de sujeción del núcleo, al tanque y a otros componentes.
Por lo tanto, para los transformadores grandes, la reducción del ruido requiere algo más que simplemente elegir un acero magnético de bajo ruido. El diseño magnético y mecánico debe considerarse en su conjunto.
Varios factores que afectan el nivel de ruido del transformador
El ruido del transformador se ve afectado por varios factores, incluido el tipo de acero magnético, la densidad de flujo magnético del núcleo, la construcción de las juntas, la fuerza de sujeción, el diseño del tanque, el equipo de enfriamiento y las condiciones de operación.
Relación entre el ruido del transformador y el tipo de lámina de acero magnético y la densidad de flujo magnético del núcleo
Los diferentes materiales de acero magnético tienen diferentes características de magnetoestricción.
Incluso cuando se utiliza acero CRGO, el ruido del transformador puede variar según el grado del acero, la densidad del flujo magnético, la orientación del grano, el diseño de la junta del núcleo y la tensión mecánica.
A medida que aumenta la densidad del flujo magnético, la magnetoestricción y la vibración electromagnética generalmente pueden volverse más notorias.
Ésta es una de las razones por las que los diseñadores de transformadores evitan simplemente llevar el núcleo a una densidad de flujo muy alta. Un diseño magnético más agresivo puede ahorrar algo de material, pero también puede aumentar la pérdida del núcleo y el ruido.
El diseño final necesita encontrar un equilibrio sensato.
Relación entre el ruido del transformador y la fuerza de sujeción del núcleo
Fuerza de sujeción del núcleoTambién tiene un claro efecto sobre el ruido del transformador.
Si el núcleo no se sujeta con suficiente fuerza, las laminaciones pueden moverse o vibrar unas contra otras. Esto puede aumentar el ruido mecánico.
Pero una sujeción excesiva no es necesariamente mejor. Demasiada presión puede introducir tensión mecánica en el acero magnético, aumentando potencialmente la pérdida del núcleo y cambiando el comportamiento de magnetoestricción.
El objetivo es una sujeción controlada y uniforme. Lo suficiente para mantener estable el núcleo, pero no tanto como para que el material magnético se esfuerce innecesariamente.
Por qué es importante la calidad del núcleo del transformador
Es fácil pasar por alto el núcleo porque los devanados suelen recibir más atención cuando la gente habla del diseño de un transformador.
Pero el núcleo tiene una gran influencia en el rendimiento del transformador a largo-plazo.
Un núcleo diseñado y fabricado adecuadamente puede ayudar a reducirtransformador sin-pérdida de carga, reduce la corriente de magnetización, mejora la distribución del flujo magnético, reduce la vibración, controla el ruido del transformador y admite un funcionamiento confiable.
| Diseño central o factor de fabricación | Beneficio potencial |
| Acero magnético de alta-calidad | Menor pérdida de núcleo básico |
| Corte de laminación preciso | Reducción del estrés mecánico |
| Diseño conjunto adecuado | Mejor distribución del flujo magnético |
| Buen aislamiento de laminación | Corrientes circulantes más bajas |
| Fuerza de sujeción controlada | Mejor estabilidad mecánica |
| Conexión a tierra correcta del núcleo | Riesgo reducido de corrientes circulantes. |
| Densidad de flujo magnético optimizada | Pérdida equilibrada y ruido. |
| Fabricación consistente | Rendimiento del transformador más predecible |
Lo importante es que estos factores trabajen juntos.
Una lámina de acero CRGO de alta-calidad no puede compensar un corte deficiente. Una junta bien-diseñada no puede compensar el aislamiento laminado dañado. Y un núcleo mecánicamente fuerte aún puede tener un rendimiento deficiente si se opera con una densidad de flujo magnético inadecuada.
El núcleo del transformador debe tratarse como un sistema completo.
Conclusión
Elnúcleo del transformadores la base magnética de un transformador y su calidad tiene un impacto directo en la eficiencia, la confiabilidad, el ruido y el costo operativo.
El proceso comienza con la elección del material adecuado, ya sea acero eléctrico-de grano laminado en frío-orientado, aleación amorfa u otro material magnético adecuado. A partir de ahí, la geometría del núcleo, el espesor de la laminación, la construcción de las juntas, la precisión del corte, el apilamiento, la sujeción, el aislamiento, la conexión a tierra y el control de fabricación se vuelven importantes.
Paratransformador sin-pérdida de carga, los detalles de fabricación pueden ser tan importantes como el propio material. La tensión mecánica, las rebabas, el aislamiento dañado, las uniones deficientes y el apilamiento incorrecto pueden reducir el rendimiento de un núcleo que de otro modo sería de alta-calidad.
Lo mismo se aplica aruido del transformador. La densidad de flujo magnético, la magnetoestricción, el material del núcleo, el diseño de las juntas y la fuerza de sujeción interactúan entre sí. Por tanto, el control del ruido es una combinación de diseño magnético y diseño mecánico.
EnTransformador Yawei, el diseño del núcleo del transformador se considera parte del proceso completo de ingeniería del transformador. Al combinar los materiales del núcleo, el diseño magnético, los métodos de fabricación, la construcción mecánica, los requisitos de refrigeración y la aplicación real, un transformador puede lograr menores pérdidas, ruido controlado, funcionamiento estable y una larga vida útil.
P: ¿Qué tan pronto se puede entregar el transformador?
R: Depende de la cantidad y capacidad del transformador, normalmente dentro de un mes desde la fecha del dibujo confirmada por el comprador.
P: ¿Cuánto tiempo puede ofrecer la garantía de calidad?
R: 24 meses desde la fecha en que operó el transformador.
P: ¿Qué método de pago aceptan?
R: Se prefiere T/T (transferencia bancaria), se aceptan L/C.
