¿Cuáles son las pérdidas del transformador?

¿Qué es el daño por hierro?

A diferencia de las pérdidas por efecto Joule, las pérdidas por efecto Joule en un transformador son independientes de factores como el bobinado y la intensidad de la corriente. Como su nombre indica, el daño por efecto Joule está estrechamente relacionado con el hierro, ya que se produce en el núcleo de hierro. Estas pérdidas también se conocen como "pérdidas en vacío", debido a que siempre están presentes en el transformador, tanto a plena carga como en vacío, y constituyen una pérdida fija. Sin embargo, durante el proceso de carga, la pérdida de potencia disminuye al disminuir la intensidad del campo eléctrico.

Clasificación de las pérdidas en el hierro de los transformadores

Las pérdidas en el hierro del transformador se dividen en pérdidas por histéresis y pérdidas por corrientes parásitas.

Pérdida por histéresis

El principio de funcionamiento del transformador se basa en la inducción electromagnética para generar variaciones de voltaje y corriente. El flujo magnético en el transformador circula por el núcleo de hierro. Este núcleo presenta resistencia magnética al flujo, al igual que un conductor presenta resistencia a la corriente. De igual forma, se genera calor, y esta pérdida se denomina "pérdida por histéresis".

pérdida por corrientes parásitas

Cuando se aplica una corriente al devanado primario del transformador, el flujo magnético generado por la bobina circula por el núcleo de hierro. Dado que el núcleo es un conductor, se induce un potencial eléctrico en un plano perpendicular a la línea del campo magnético. Este potencial crea un circuito cerrado en la sección transversal del núcleo, que a su vez genera una corriente eléctrica. Esta corriente actúa como un vórtice giratorio, de ahí su nombre. La pérdida causada por las corrientes parásitas se denomina "pérdida por corrientes parásitas". Debido a que el núcleo genera corrientes parásitas, se fabrica en forma de lámina delgada. Cuanto más delgado es el núcleo, mayor es la resistencia y menor la corriente.

Factores que influyen en las pérdidas de hierro de los transformadores

• Tensión y frecuencia de funcionamiento:Las pérdidas en el hierro están relacionadas con la tensión y la frecuencia de funcionamiento del transformador, ya que estos factores afectan a la intensidad del campo magnético y a la histéresis en el núcleo.
• Material básico:Las propiedades de histéresis del material del núcleo afectarán la magnitud de las pérdidas por histéresis. Si el material del núcleo no se selecciona adecuadamente, las pérdidas por histéresis aumentarán.
• Proceso de fabricación:El proceso de fabricación del transformador también influye en las pérdidas en el hierro. Por ejemplo, el método de laminación del núcleo, el tratamiento del aislamiento, etc., afectarán la magnitud de dichas pérdidas.

¿Cómo reducir las pérdidas en el hierro del transformador?

• Seleccione un material de núcleo de hierro de alta calidad:Seleccionar un material para el núcleo de hierro con bajas pérdidas por histéresis puede reducir las pérdidas en el hierro del transformador.
• Optimizar el proceso de fabricación:Reduzca las pérdidas de hierro mejorando el método de laminación del núcleo, el tratamiento del aislamiento y otros procesos de fabricación.
• Diseño razonable:En la fase de diseño del transformador, las pérdidas en el hierro se reducen optimizando el diseño estructural y la selección de parámetros.

pérdida de cobre

El cobre desempeña un papel importante en los transformadores. Los cables de cobre se utilizan habitualmente en los devanados de los transformadores. La "pérdida de cobre" en el transformador es la pérdida causada por los cables de cobre. Esta pérdida de cobre también se denomina pérdida de carga. La llamada pérdida de carga es una pérdida variable que cambia con el tiempo.

Varía con la variación de la corriente; la pérdida por efecto Joule (pérdida por carga) es una pérdida variable y también es la principal pérdida en el funcionamiento del transformador.

Factores que influyen en las pérdidas de cobre de los transformadores

• Tamaño actual:Como se mencionó anteriormente, la pérdida de cobre es proporcional al cuadrado de la corriente, por lo que la magnitud de la corriente es el factor clave que afecta a la pérdida de cobre.
• Resistencia del bobinado:La resistencia del bobinado afecta directamente a las pérdidas de cobre. Cuanto mayor sea la resistencia, mayores serán las pérdidas de cobre.
• Número de capas de bobina:Cuantas más capas de bobina haya, más largo será el recorrido de la corriente en el devanado y, en consecuencia, aumentará la resistencia, lo que provocará un aumento de las pérdidas de cobre.
• Frecuencia de conmutación:El efecto de la frecuencia de conmutación en las pérdidas de cobre del transformador está directamente relacionado con los parámetros de distribución y las características de carga del transformador. Cuando las características de carga y los parámetros de distribución son inductivos, las pérdidas de cobre disminuyen a medida que aumenta la frecuencia de conmutación; cuando son capacitivos, las pérdidas de cobre aumentan a medida que aumenta la frecuencia de conmutación.
• Influencia de la temperatura:Las pérdidas por carga también se ven afectadas por la temperatura del transformador. Al mismo tiempo, el flujo de dispersión causado por la corriente de carga produce pérdidas por corrientes parásitas en el devanado y pérdidas dispersas en las partes metálicas fuera del devanado.

¿Cómo reducir las pérdidas de cobre en los transformadores?

• Aumentar la sección transversal del bobinado del transformador:reducir la resistencia del conductor, reduciendo así eficazmente las pérdidas de cobre del transformador.
• Utilice materiales conductores de alta calidad:como por ejemplo papel de cobre o papel de aluminio para reducir la resistencia del bobinado.
• Reducir el tiempo de funcionamiento a baja carga del transformador:Limitar la proporción de tiempo de funcionamiento a baja carga del transformador ayudará a reducir las pérdidas de cobre del mismo.