Núcleo y bobinas del transformador trifásico tipo núcleo
Hay diferentes tipos de bobinas utilizado para diferentes tipos de aplicaciones y arreglos. Los bobinados son los conductores envuelto en varias formas como helicoidal, de disco, cilíndrico, cruzado que genera mmf que es llevado por el núcleo a otras bobinas para tener el diferente nivel de voltajes. Principalmente hay dos tipos de transformadores:
- Transformador de tipo núcleo
- Transformador de tipo casco
En el tipo de núcleo, envolvemos el devanado primario y el secundario en las extremidades externas y en el tipo de caparazón colocamos los devanados primarios y secundarios en las extremidades internas.
Utilizamos bobinas de tipo concéntrico en el núcleo del transformador. Colocamos bobinas de bajo voltaje cerca del núcleo. Sin embargo, para reducir la reactancia de fuga, los devanados pueden ser entrelazados. El devanado para el tipo de núcleo depende de muchos factores como la capacidad de corriente, la capacidad de resistencia al cortocircuito, el límite de aumento de temperatura, la impedancia, el voltaje de sobrecarga, las instalaciones de transporte, etc.
Tipos de bobinas utilizadas para el transformador de tipo núcleo
Devanados Cilíndricos
Estas bobinas son del tipo en capas y utilizan conductores rectangulares o redondos como se muestra en la Fig.(a) y (b). El conductores son heridas en los lados planos que se muestran en la Fig.(c) y heridas en el lado de la costilla en la Fig.(d).
Usos de las bobinas cilíndricas
Bobinas cilíndricas son bobinas de baja tensión utilizadas hasta 6,6 kV para kVA hasta 600-750, y una corriente nominal de entre 10 y 600 A.
A menudo utilizamos bobinas cilíndricas en sus formas multicapas. Usamos conductores rectangulares en el tipo de dos capas porque es fácil asegurar los extremos de salida. Los conductos de aceite separan las capas de los devanados, esta disposición facilita el enfriamiento a través de la circulación de aceite en el devanado.
En los bobinados cilíndricos de varias capas, usamos conductores circulares, enrollados en tiras verticales para mejorar las condiciones de enfriamiento. La disposición crea conductos de aceite para facilitar un mejor enfriamiento. Utilizamos este tipo de bobinado para tensiones altas de hasta 33 kV, 800 kVA y corrientes de hasta 80 A. El diámetro máximo que utilizamos para un conductor desnudo es de 4 mm.
Devanados helicoidales
Usamos bobinas helicoidales transformadores de bajo voltaje y alta capacidad, donde actual es más alta, al mismo tiempo que los giros del viento son menores. La producción de transformador varía de 160 1000 kVA de 0.23-15 kV. Para asegurar una adecuada resistencia mecánica, el área de la sección transversal de la franja no es menor de 75-100 mm cuadrados. El número máximo de tiras usadas en paralelo para formar un director tiene 16 años.
Hay tres tipos:
- Bobinado helicoidal único
- Doble bobinado helicoidal
- Bobinado de disco-hélico
Bobinas helicoidales simples consisten en enrollarse en dirección axial a lo largo de una línea de tornillo con una inclinación. Sólo hay una capa de vueltas en cada bobinado. La ventaja del Doble Bobinado Helicoidal es que reduce pérdida de corrientes de Foucault en los conductores. Esto se debe al reducido número de conductores paralelos situados en la dirección radial.
En Disco-Enrollamientos helicoidaleslas tiras conectadas en paralelo se colocan una al lado de la otra en dirección radial para ocupar la profundidad radial total del bobinado.
Bobinado helicoidal de varias capas
Lo usamos comúnmente para los rangos de alto voltaje de 110 kV y más. Este tipo de bobinado consiste en varias capas cilíndricas enrolladas concéntricamente y conectadas en serie.
Hacemos las capas externas más cortas que las internas para distribuir la capacitancia uniformemente. Estos devanados mejoran principalmente el comportamiento de la oleada de transformadores.
El cruce de la cuerda
Usamos estos bobinados para los bobinados de alto voltaje de los pequeños transformadores. Los conductores son alambres redondos o tiras cubiertas de papel. Las bobinas se dividen en un número de rollos para reducir voltaje entre las capas adyacentes. Estas bobinas están separadas axialmente por una distancia de 0,5 a 1 mm. Los voltajes entre las bobinas adyacentes no deben ser más de 800 a 1000 V.
El extremo interior de una bobina está conectado al extremo del lado de salida de la adyacente, como se muestra en la figura anterior. La longitud axial real de cada bobina es de unos 50 mm, mientras que el espacio entre dos bobinas es de unos 6 mm para acomodar bloques de material aislante. El ancho de la bobina es de 25 a 50 mm. El bobinado cruzado tiene una mayor resistencia que el bobinado cilíndrico en condiciones normales. Sin embargo, el cruzado tiene una fuerza de impulso mayor que el cilíndrico. Este tipo de bobina también consume más mano de obra.
El disco y el devanado continuo del disco
Se utiliza principalmente para un transformador de alta capacidad. El bobinado consiste en un número de bobinas o discos planos en serie o en paralelo. Las bobinas están formadas por tiras rectangulares enrolladas en espiral desde el centro hacia afuera en dirección radial, como se muestra en la figura siguiente.
El conductores puede ser una sola tira o múltiples tiras en una herida paralela en el lado plano. Esto hace que la construcción sea robusta para este tipo de bobinas. Los discos están separados unos de otros con sectores de prensa unidos a tiras verticales. Los separadores verticales y horizontales proporcionan conductos radiales y axiales para la libre circulación del aceite que entra en contacto con cada vuelta. El área del conductor varía de 4 a 50 mm cuadrados y limita para actual son 12 600 A. El ancho mínimo del conducto de aceite es de 6 mm para 35 kV. La ventaja del disco y de los bobinados continuos es su mayor resistencia mecánica axial y su bajo coste.
Bobinados para el transformador de tipo casco
Tipo de bobinado de sándwich
Permite un fácil control sobre la reactancia en la que las dos bobinas más cercanas están juntas
el mismo eje magnético, mayor es la proporción de flujo mutuo y menor es el flujo de fuga. Las fugas pueden reducirse subdividiendo las secciones de baja y alta tensión. Las secciones de bajo voltaje del extremo contienen la mitad de las vueltas de las secciones normales de bajo voltaje llamadas medias bobinas.
Para equilibrar las fuerzas magnetomotrices de las secciones adyacentes, cada sección normal, ya sea de alto o bajo voltaje, lleva el mismo número de amperios-vueltas. Cuanto mayor sea el grado de subdivisión, menor es la reactancia.
Ventajas de los bobinados de tipo casco en los transformadores
- Alta capacidad de resistencia al cortocircuito
- Alta resistencia mecánica
- Alta fuerza dieléctrica
- Excelente control de la fuga flujo magnético
- Capacidad de enfriamiento eficiente
- Diseño flexible
- Tamaño compacto.
- Diseño altamente fiable
