Explicació dels transformadors: finalitat, tipus i funcionalitat

Els transformadors són dispositius elèctrics que transfereixen energia entre circuits mitjançant l'ús de camps magnètics, generalment per augmentar o reduir la tensió CA. L'objectiu principal del transformador és senzill però potent: facilitar la transmissió, la distribució, la mesura, l'aïllament o l'ús de l'electricitat de manera segura. Aquesta guia explica els conceptes bàsics dels transformadors en llenguatge senzill, inclòs com funcionen els transformadors, per què la tensió i el corrent canvien junts, els principals tipus de transformadors i on encaixen els transformadors de corrent als sistemes elèctrics.

Què és un transformador elèctric i què fa?

Un transformador elèctric és un dispositiu que canvia el nivell de tensió de l'electricitat de corrent altern sense canviar la freqüència. En l'explicació més comuna del transformador, una bobina crea un camp magnètic canviant i aquest camp magnètic indueix tensió en una altra bobina. Depenent de com es construeixi el transformador, pot augmentar la tensió, reduir la tensió, aïllar un circuit d'un altre o proporcionar un senyal proporcional segur per a la mesura i la protecció.

Si alguna vegada us heu preguntat "què fan els transformadors en un sistema elèctric", la resposta breu és que ajuda l'electricitat a moure's de manera eficient i a satisfer les necessitats dels diferents equips. L'alta tensió és útil per a la transmissió a llarga-distància perquè redueix el corrent per a la mateixa quantitat de potència, cosa que pot reduir les pèrdues en conductors. La tensió més baixa és útil a prop de cases, negocis, màquines i aparells electrònics perquè és més pràctic per a l'ús diari.

Un transformador no genera energia. Transfereix energia elèctrica d'un circuit a un altre mitjançantinducció electromagnètica. En un cas ideal, quan la tensió puja, el corrent baixa proporcionalment; quan la tensió baixa, el corrent augmenta proporcionalment. Els transformadors reals tenen pèrdues, però la mateixa relació bàsica encara guia com es dissenyen i utilitzen.

La idea bàsica darrere del funcionament del transformador

La manera més senzilla d'entendre els conceptes bàsics del transformador és dibuixar dosbobines de filferro col·locades al voltant d'un nucli magnètic compartit. La bobina d'entrada s'anomena bobinatge primari. La bobina de sortida s'anomena bobinatge secundari. Quan el corrent altern flueix a través del bobinatge primari, produeix un camp magnètic en constant canvi al nucli. Aquest camp canviant passa a través del bobinatge secundari i indueix una tensió a través d'ell.

Aquest procés s'anomena inducció electromagnètica. És la raó per la qual un transformador pot moure energia entre circuits fins i tot quan els bobinatges primaris i secundaris no estan connectats directament per un conductor. En molts transformadors, els bobinatges estan elèctricament separats però enllaçats magnèticament a través del nucli.

La forma, el material i la construcció del nucli són importants perquè el nucli proporciona un camí per al flux magnètic. Un bon nucli del transformador ajuda a concentrar el camp magnètic de manera que es transfereix més energia des del bobinatge primari al secundari. S'utilitzen acer laminat, ferrita i altres materials magnètics en funció de l'aplicació, el nivell de potència i la freqüència de funcionament.

Bobinat primari, bobinatge secundari i nucli magnètic

El bobinatge primari rep energia de la font. El bobinatge secundari proporciona energia a la càrrega. El nucli magnètic connecta els dos a través del camp magnètic en lloc d'un camí elèctric directe.

El nombre de voltes a cada bobinatge determina la relació de tensió. Si el bobinatge secundari té més voltes que el bobinatge primari, el transformador augmenta la tensió. Si el bobinatge secundari té menys voltes, el transformador baixa la tensió. Si ambdós bobinatges tenen el mateix nombre de voltes, el transformador pot proporcionar aïllament sense canviar gaire la tensió.

La relació de girs controla la tensió

La relació de voltatge d'un transformador es descriu habitualment per la seva relació de voltes. Més girs en un bobinatge generalment signifiquen més voltatge en aquest bobinatge. Menys girs en general signifiquen menys tensió.

Per exemple, si un transformador té el doble de voltes al bobinatge secundari que al primari, la tensió secundària serà aproximadament el doble de la tensió primària, ignorant les pèrdues. Si el secundari té la meitat de voltes, la tensió secundària serà aproximadament la meitat de la tensió primària. Aquesta relació senzilla és una de les bases més importants del transformador perquè explica per què el mateix dispositiu es pot dissenyar per a moltes necessitats de tensió diferents.

La tensió i el corrent es mouen en direccions oposades

Un transformador canvia la tensió, però l'equilibri de potència encara és important. Si augmenta la tensió, es redueix el corrent. Si es redueix la tensió, s'incrementa el corrent. Aquesta relació és fonamental per al propòsit del transformador en la distribució elèctrica.

Penseu en la potència com la transferència útil d'energia elèctrica. En termes simplificats, la potència depèn tant del voltatge com del corrent. Un transformador pot canviar la combinació de voltatge i corrent, però no pot augmentar màgicament la potència útil total. Les unitats reals també perden una mica d'energia com a calor, so i pèrdues magnètiques, de manera que la potència de sortida és lleugerament inferior a la potència d'entrada.

​​​​​​​Per què els transformadors són importants als sistemes elèctrics?

Els transformadors són importants perquè els sistemes elèctrics moderns necessiten diferentsnivells de tensió en diferents punts. Les centrals elèctriques, les línies de transmissió, els barris, les fàbriques, els electrodomèstics, els carregadors, els panells de control i els instruments de mesura no funcionen millor amb la mateixa tensió.

Els transformadors permeten generar, moure, distribuir, controlar i mesurar l'electricitat d'una manera pràctica.

Sense transformadors, el subministrament d'energia a llarga-distància seria molt menys eficient. L'electricitat hauria de moure's a un corrent elevat, la qual cosa augmenta les pèrdues de conductors i les demandes dels equips, o bé es generaria molt més a prop de cada càrrega. Els transformadors ajuden a superar aquesta bretxa permetent augmentar la tensió per a la transmissió i tornar a disminuir per a l'ús local.

També milloren la seguretat i el control del sistema. Els transformadors d'aïllament poden reduir la connexió elèctrica directa entre circuits. Els transformadors d'instruments permeten representar alts corrents o altes tensions com a senyals més petits i manejables. Els transformadors de control proporcionen les tensions necessàries pels relés, contactors i dispositius de control.

El principal propòsit del transformador en termes quotidians

La finalitat del transformador depèn de l'aplicació, però la majoria d'usos es divideixen en algunes categories pràctiques. Es pot utilitzar un transformador per canviar la tensió, millorar l'eficiència de la transmissió, separar circuits, donar suport a la mesura, subministrar potència de control o adaptar equips elèctrics a un sistema.

Els propòsits clau inclouen:

Augment de tensióEls transformadors augmenta{0}}augmenten la tensió per a la transmissió o per als equips que necessiten una tensió superior a la de la font disponible.

Baixada de tensióEls transformadors reductors-redueixen la tensió a un nivell adequat per a llars, empreses, màquines, electrònica o circuits de control.

Proporcionar aïllament elèctricEls transformadors d'aïllament separen dos circuits elèctricament mentre continuen transferint energia magnèticament. Això pot ajudar amb la seguretat, la reducció del soroll i el disseny del sistema.

Mesura de corrent o tensió amb seguretatEls transformadors d'instruments redueixen grans quantitats elèctriques fins a nivells que els mesuradors, els relés i els dispositius de control poden gestionar.

Compliment dels requisits d'equipEls transformadors ajuden a connectar l'equip a una tensió d'alimentació que d'altra manera seria inadequada.

Sistemes de protecció de suportEls relés de protecció sovint depenen de transformadors de corrent i de tensió per detectar sobrecàrregues, avaries i condicions de funcionament anormals.

Aquestes funcions apareixen en grans sistemes de serveis públics, plantes industrials, edificis comercials, distribució residencial, sistemes d'energies renovables, equips d'àudio, fonts d'alimentació i electrònica. S'aplica el mateix principi de funcionament, tot i que la mida i la construcció poden variar dràsticament.

Pujar i rebaixar-transformadors

Els transformadors reduïts-de pujar i rebaixar-són els tipus de transformadors més coneguts perquè responen directament a la qüestió de la conversió de voltatge. Un transformador augmenta-fa augmentar la tensió del primari al secundari. Un transformador reductor-redueix la tensió del primari al secundari.

S'utilitza habitualment un transformador augmentador-quan l'energia ha de viatjar de manera eficient a una distància o quan l'equip requereix una tensió més alta. Augmentant la tensió i baixant el corrent per a la mateixa transferència d'energia, el sistema pot reduir les pèrdues relacionades amb el corrent-en els conductors. Aquesta és una de les raons per les quals la transmissió d'alta-tensió és tan important a les xarxes elèctriques.

S'utilitza un transformador reductor-a prop del punt d'ús. L'electricitat que arriba a una instal·lació o barri sovint s'ha de reduir a una tensió pràctica per a panells, equips, endolls, il·luminació, controls o electrònica. En molts dispositius, els transformadors més petits o les fonts d'alimentació basades en transformadors-redueixen encara més la tensió dels circuits interns.

Exemple pràctic de baixada de tensió

Imagineu que un edifici rep electricitat a una tensió massa alta per a determinats equips. Un transformador reductor pot reduir aquesta tensió al nivell per al qual està dissenyat l'equip. Aleshores, la càrrega rep una tensió útil mentre que el sistema d'alimentació pot funcionar a un nivell més adequat per a la distribució.

Això no vol dir que el transformador faci el sistema lliure de risc-. La sortida pot ser encara perillosa i el transformador s'ha de dimensionar, protegir, posar a terra, instal·lar i mantenir correctament. La transformació de voltatge és només una part del disseny elèctric segur.

Exemple pràctic d'augment de tensió

Un generador o inversor pot produir electricitat a una tensió, mentre que el sistema de distribució o transmissió connectat en requereix un altre. Un transformador augmentador-puja augmentar la tensió perquè l'energia es pugui lliurar a través del sistema de manera més eficaç. La tensió més alta redueix el corrent necessari per a una transferència de potència determinada, la qual cosa ajuda els conductors i els equips a transportar l'energia de manera més eficient.

En ambdós exemples, el transformador no canvia CA en CC o CC en CA. Està canviant el nivell de tensió CA. Altres equips, com rectificadors o inversors, s'utilitzen quan s'ha de convertir el tipus de corrent.

Què fa un transformador de corrent?

Un transformador de corrent, sovint anomenat TC, produeix un corrent menor que és proporcional a un corrent més gran que flueix en un conductor o circuit. El seu propòsit no sol ser alimentar una càrrega, sinó permetre que els comptadors, relés, monitors i dispositius de protecció llegeixin el corrent de manera segura i precisa. En termes senzills, què fa un transformador de corrent? Converteix un corrent alt o incòmode en un senyal inferior i utilitzable per a la mesura i el control.

Els transformadors de corrent formen part d'un grup més ampli anomenat transformadors d'instrument. En lloc d'augmentar o baixar la tensió per al subministrament d'energia, redueixen el corrent per obtenir informació i protecció. Un TC permet que un amperímetre, un mesurador de potència, un monitor d'energia o un relé de protecció entenguin què passa en un circuit sense posar-los directament en sèrie amb el corrent de càrrega completa de la mateixa manera que ho faria un comptador petit.

Com detecta el corrent un transformador de corrent

Un transformador de corrent funciona per inducció magnètica, igual que altres transformadors, però la seva construcció i finalitat són diferents. El conductor que transporta el corrent mesurat sovint actua com a bobinat primari. El bobinatge secundari del TC produeix un corrent que correspon al corrent primari segons la seva relació.

Per exemple, es pot seleccionar un TC de manera que un corrent primari gran es representi per un corrent secundari molt més petit. El comptador o relé connectat llegeix el corrent més petit i l'interpreta com el corrent més gran del circuit real. Això permet que els equips de monitorització i protecció es mantinguin dins dels límits elèctrics manejables.

Per què els transformadors de corrent són importants

Els transformadors de corrent s'utilitzen àmpliament perquè la mesura directa d'un corrent elevat pot ser poc pràctica, costosa o insegura. Un TC permet als equips controlar el corrent de càrrega, detectar sobrecàrregues, identificar fallades, donar suport a la mesura d'energia i desencadenar accions de protecció. En sistemes industrials i de serveis públics, els TC són essencials per als relés de protecció que necessiten respondre ràpidament a condicions anormals.

Els TC s'han d'aplicar amb cura. La seva relació, classe de precisió, càrrega, característiques de saturació i orientació de la instal·lació poden afectar el rendiment. Un circuit secundari d'un transformador de corrent també requereix un maneig segur perquè un secundari obert en un TC alimentat pot produir tensions perilloses. És per això que la instal·lació i el manteniment del TC han de ser gestionats per professionals elèctrics qualificats.

Tipus de transformadors comuns i on s'utilitzen

Els tipus de transformadors sovint s'agrupen per funció, construcció, nivell de tensió, mètode de refrigeració, disposició de fases o aplicació. Les categories es superposen, de manera que un transformador pot adaptar-se a diverses descripcions alhora. Un transformador de tipus sec-, per exemple, també pot ser un transformador reductor-, un transformador trifàsic- i un transformador d'aïllament.

Transformadors de potència

Els transformadors de potència s'utilitzen en parts d'alta-potència dels sistemes elèctrics, sovint on s'han de transferir grans quantitats d'energia entre nivells de tensió. S'associen habitualment amb els punts de generació, transmissió i distribució principals. El seu disseny se centra en l'eficiència, la força d'aïllament, el rendiment tèrmic i la llarga vida útil en condicions exigents.

Aquests transformadors solen ser més grans i complexos que els transformadors d'edificis o dispositius petits. Poden utilitzar oli o un altre fluid aïllant per a la refrigeració i l'aïllament, depenent del disseny. Com que són actius crítics, normalment requereixen una protecció, un seguiment i un manteniment acurats.

Transformadors de distribució

Els transformadors de distribució redueixen la tensió als nivells utilitzats pels clients o equips locals. Són els transformadors coneguts que es veuen als pals, coixinets o dins de les sales elèctriques, segons el sistema. El seu paper és proporcionar una tensió útil a prop del punt de consum.

Els transformadors de distribució han de suportar càrregues canviants al llarg del dia. Estan dissenyats per a un funcionament fiable, una instal·lació pràctica i un servei eficient als nivells de càrrega típics. En edificis comercials i industrials, els transformadors de distribució poden alimentar panells, il·luminació, receptacles, equips o sistemes especialitzats.

Transformadors d'aïllament

Els transformadors d'aïllament transfereixen energia entre circuits alhora que proporcionen una separació elèctrica entre el primari i el secundari. Poden tenir la mateixa tensió d'entrada i sortida, o també poden augmentar o baixar la tensió. La característica important és la separació entre bobinatges.

L'aïllament pot ajudar a reduir certs perills de descàrrega, limitar la transferència de soroll elèctric i separar els equips sensibles d'algunes pertorbacions del subministrament. Tanmateix, l'aïllament no fa que un circuit sigui segur de tocar automàticament. La connexió a terra, la protecció contra sobreintensitat, el disseny de la carcassa i les pràctiques d'instal·lació encara són importants.

Autotransformadors

Un autotransformador utilitza un bobinatge compartit en lloc de bobinatges primaris i secundaris totalment separats. Això pot fer que sigui més petit, més lleuger i més eficient per a algunes tasques d'ajust de tensió. Els autotransformadors s'utilitzen sovint quan només es necessita un canvi de tensió modest.

La compensació és que els autotransformadors no proporcionen el mateix aïllament elèctric entre l'entrada i la sortida que un transformador de dos-bobinats. Això els fa útils en algunes aplicacions i inadequats en altres. Escollir-ne un requereix comprendre tant el requisit de tensió com els requisits de seguretat o aïllament del sistema.

Transformadors d'instruments

Els transformadors d'instruments inclouen transformadors de corrent i transformadors de tensió. Escalen un alt corrent o alt voltatge fins als nivells que poden utilitzar els instruments i els relés. La seva feina és fer que les magnituds elèctriques siguin mesurables i accionables.

Un transformador de tensió, de vegades anomenat transformador de potencial, proporciona una tensió menor proporcional a la tensió del circuit. Un transformador de corrent proporciona un corrent menor proporcional al corrent del circuit. En conjunt, donen suport a la mesura, el seguiment, l'anàlisi de la qualitat de l'energia i la protecció.

Transformadors-monofàsics i-trifàsics

Els transformadors-monofàsics s'utilitzen en sistemes-monofàsics i moltes càrregues més petites. Els transformadors-trifàsics s'utilitzen en sistemes d'alimentació trifàsiques, que són habituals en aplicacions comercials, industrials i de serveis públics. Un transformador-trifàsic pot ser una unitat integrada o fet de tres unitats-monofàsiques.

Els transformadors-trifàsics són importants perquè molts motors, càrregues grans i sistemes de distribució funcionen amb potència trifàsica-. Les seves connexions de bobinatge afecten les relacions de tensió, el comportament de la presa de terra, el canvi de fase i la resposta a fallades. A causa d'aquests detalls, la selecció de transformadors-trifàsics és una part especialitzada del disseny elèctric.

Transformadors-secs i farcits de líquid-

Els transformadors de tipus-sec utilitzen sistemes d'aïllament d'aire o sòlids en lloc de fluids aïllants líquids. Són habituals a l'interior, en edificis comercials i en llocs on la contenció de líquids pot ser una preocupació. Encara produeixen calor i necessiten ventilació.

Els transformadors-omples de líquid utilitzen líquid aïllant per ajudar a refredar i aïllar els bobinatges i el nucli. Són habituals en aplicacions de serveis públics, industrials i exteriors. El líquid millora la transferència de calor, però també introdueix requisits de contenció, gestió ambiental, consideracions contra incendis i manteniment.

Les parts d'un transformador i què fa cada part

Un transformador pot semblar una caixa segellada des de l'exterior, però les seves parts internes funcionen juntes de manera precisa. La construcció exacta depèn de la mida i l'aplicació, però apareixen diversos components bàsics en molts tipus de transformadors.

Les parts principals inclouen:

Nucli:Proporciona un camí magnètic i ajuda a concentrar el flux magnètic entre bobinatges.

Enrotllament primari:Rep energia d'entrada del circuit font.

Enrotllament secundari:Subministra tensió o corrent transformada a la càrrega, al comptador o al circuit connectat.

Aïllament:Separa spires, bobinatges, nucli, carcassa i connexions externes per evitar camins de corrent no desitjats.

Tancament o dipòsit:Protegeix les parts internes i proporciona una estructura mecànica segura.

Terminals o casquilles:Proporcionar punts de connexió per als conductors d'entrada i sortida.

Sistema de refrigeració:Elimina la calor a través de l'aire, l'oli, les aletes, els ventiladors, els radiadors o altres característiques de disseny.

Canviador o tocs:Permet un ajust limitat de tensió en alguns transformadors.

Placa d'identificació:Proporciona qualificacions essencials i informació de connexió.

Cada part afecta la fiabilitat. Un mal aïllament pot provocar una fallada. Un refredament inadequat pot escurçar la vida útil. Les connexions incorrectes poden crear tensió insegura, sobreescalfament o danys a l'equip. El transformador pot semblar passiu, però depèn d'una enginyeria acurada i una aplicació correcta.

Valoracions i especificacions del transformador

Les classificacions del transformador descriuen per a què està dissenyat el dispositiu. Aquestes qualificacions ajuden els enginyers, electricistes, tècnics i gestors d'instal·lacions a seleccionar el transformador adequat per a un treball específic. També defineixen límits de funcionament segurs.

Les especificacions importants del transformador inclouen:

Classificació de tensió:Els nivells de tensió primari i secundari previst.

Valoració kVA:La capacitat de potència aparent del transformador.

Classificació de freqüència:La freqüència de CA per a la qual està dissenyat el transformador.

Fase:Configuració-monofàsica o trifàsica-.

Augment de la temperatura:Quant pot augmentar la temperatura del transformador en condicions nominals.

Classe d'aïllament:La capacitat tèrmica del sistema d'aïllament.

Impedància:Un factor que afecta la regulació de la tensió i el corrent de falla.

Tipus de connexió:Disposició de bobinatge, especialment important en sistemes{0}}trifàsics.

Classe de refrigeració:Com s'elimina la calor durant el funcionament.

Classificació de tancament:La protecció del medi ambient que ofereix l'habitatge.

La classificació kVA és especialment important perquè els transformadors porten tant voltatge com corrent. Un transformador amb la relació de tensió correcta encara pot estar equivocat si no pot gestionar la càrrega. El sobredimensionament pot augmentar el cost i afectar el rendiment, mentre que el redimensionament inferior pot provocar un sobreescalfament, un dispar molest, una regulació deficient de la tensió o una fallada prematura.

Com es produeixen les pèrdues del transformador

Cap transformador real és perfecte. Durant el funcionament es perd part d'energia, principalment com a calor. Comprendre les pèrdues ajuda a explicar per què els transformadors necessiten refrigeració i per què l'eficiència és important en el disseny del sistema.

Les principals categories de pèrdues són les pèrdues nuclis i les pèrdues per bobinatge. Les pèrdues del nucli es produeixen al nucli magnètic sempre que el transformador s'engega, fins i tot si hi ha poca o cap càrrega connectada. Les pèrdues de bobinatge es produeixen perquè els bobinats de coure o alumini tenen resistència elèctrica, i aquestes pèrdues augmenten a mesura que augmenta el corrent de càrrega.

Altres pèrdues poden provenir de flux de fuites, escalfament dispers, corrents de Foucault a les parts estructurals i efectes dielèctrics en l'aïllament. En moltes aplicacions, el disseny del transformador és un equilibri entre eficiència, mida, cost, refrigeració, soroll i rendiment. Un transformador altament eficient pot requerir millors materials o un nucli més gran, mentre que un transformador compacte pot tenir diferents límits tèrmics.

Calor, soroll i vibració

La calor és un resultat normal del funcionament del transformador, però la calor excessiva és un senyal d'advertència. La calor pot envellir l'aïllament, reduir la vida útil i, finalment, provocar un fracàs. La ventilació, la càrrega, la temperatura ambient i el manteniment adequats afecten el rendiment tèrmic.

Els transformadors també poden produir un so de brunzit. Això sovint prové de petits moviments en el material del nucli a mesura que canvia el camp magnètic. Alguns zumbits són normals, però els sorolls inusuals, els canvis sobtats de so, els brunzits, els cruixents o les vibracions poden indicar peces soltes, sobrecàrregues, mal muntatge o problemes elèctrics.

​​​​​​​Elecció del transformador adequat per a una aplicació

La selecció d'un transformador comença per comprendre la càrrega, la font, l'entorn i el motiu pel qual es necessita el transformador. Una bona opció no és simplement la que canvia la tensió correctament. També ha de coincidir amb la capacitat, la fase, la freqüència, el recinte, la refrigeració, la seguretat, els requisits del codi i les condicions operatives futures.

Un procés de selecció pràctic inclou:

Definir la finalitatDecidiu si el transformador necessita augmentar la tensió, baixar la tensió, aïllar els circuits, controlar l'alimentació, donar suport a la mesura o servir una càrrega especial.

Confirmeu la tensió d'entrada i sortidaIdentifiqueu la tensió d'alimentació disponible i la tensió requerida per l'equip connectat. Inclou fase i freqüència.

Calcula la càrregaDetermineu la càrrega total en kVA, incloses les càrregues contínues, les demandes d'arrencada del motor, l'expansió futura i qualsevol condició especial de funcionament.

Comproveu el medi ambientTingueu en compte la ubicació interior o exterior, la temperatura, la ventilació, la humitat, la pols, les condicions corrosives, els límits de soroll i l'accés per al manteniment.

Revisar la protecció i la connexió a terraConfirmeu la protecció de sobreintensitat, la connexió a terra, la connexió, els mitjans de desconnexió i la coordinació amb altres dispositius del sistema.

Considereu l'eficiència i la calorTenir en compte les pèrdues d'energia, la dissipació de calor, l'espai de ventilació i l'impacte dels costos operatius d'un transformador energitzat.

Verificar els estàndards i els requisits localsEls codis elèctrics, les normes de serveis públics, els estàndards de les instal·lacions i les instruccions del fabricant d'equips poden afectar la selecció final.

Utilitzeu suport de disseny qualificatPer a sistemes d'edificis, equips industrials, connexions de serveis públics o circuits d'alta-energia, la selecció del transformador ha de fer participar professionals elèctrics qualificats.

Aquesta llista de verificació manté la decisió basada en necessitats operatives reals. També evita un error comú: tractar el transformador com un simple adaptador de tensió quan en realitat forma part d'un sistema elèctric de seguretat i rendiment més gran.

Consideracions d'instal·lació i seguretat

Els transformadors poden portar voltatges i corrents perillosos, emmagatzemar calor i crear energia de fallada en condicions anormals. Fins i tot els transformadors més petits poden ser perillosos si s'instal·len incorrectament. La instal·lació segura depèn d'un disseny adequat, un treball conforme al codi-, una protecció correcta i les proves adequades.

Les consideracions de seguretat importants inclouen:

Desconnecteu l'alimentació abans de treballar:Els transformadors només s'han de reparar després dels procediments adequats de bloqueig i verificació.

Utilitzeu la protecció de sobreintensitat correcta:S'han de seleccionar fusibles, interruptors i dispositius de protecció per al transformador i el sistema connectat.

Mantenir els espais de ventilació:El flux d'aire bloquejat pot provocar un sobreescalfament.

Seguiu les regles de connexió a terra i connexió:La connexió a terra incorrecta pot crear perills de descàrrega o problemes de protecció.

Protegir contra la humitat i la contaminació:L'exposició ambiental pot degradar l'aïllament i les connexions.

Respecteu les classificacions de la placa d'identificació:Els límits de tensió, kVA, freqüència i temperatura no són suggeriments.

Manegeu els circuits TC amb cura:Els circuits secundaris del transformador de corrent requereixen precaucions especials quan el primari està alimentat.

Inspeccioneu les connexions:Les connexions soltes poden sobreescalfar-se, arcs o danyar l'equip.

Un transformador no s'ha de modificar, tornar a connectar o carregar més enllà de la seva capacitat sense una avaluació adequada. Si l'equip mostra signes de sobreescalfament, soroll inusual, olor, decoloració, fuites de fluid, aïllament danyat o funcionament repetit del dispositiu de protecció, l'hauria de revisar una persona qualificada.

Manteniment i senyalització de problemes del transformador

Molts transformadors funcionen durant llargs períodes amb poca atenció visible, però això no vol dir que s'hagin d'ignorar. Les necessitats de manteniment depenen del tipus, la mida, l'entorn, la càrrega i la criticitat del transformador. Una petita unitat de tipus sec-en un espai interior net té requisits diferents d'un gran transformador ple de líquid-que serveixi a una instal·lació crítica.

L'atenció periòdica pot incloure inspeccions visuals, controls tèrmics, neteja, revisió de la ventilació, controls de connexió, mesures de càrrega, proves d'aïllament, proves d'oli per a unitats plenes de líquid-i verificació de dispositius de protecció. L'objectiu és detectar petits problemes abans que es converteixin en fracassos.

Els senyals d'advertència poden incloure:

Zumbits, brunzits o vibracions inusuals o creixents

Excés de calor superficial o signes de sobreescalfament

Olor de cremada o decoloració

Fuites d'oli o casquilles danyades a les unitats-omples de líquid

Disjuntors trencats o fusibles cremats

Mala regulació de voltatge o càrregues parpellejants

Corrosió visible, humitat, acumulació de pols o ventilació bloquejada

Aïllament esquerdat, cables danyats o terminals solts

No tots els símptomes significa que el transformador mateix està fallant. Un problema pot provenir de la càrrega, la tensió d'alimentació, la distorsió harmònica, la ventilació, les connexions o els dispositius de protecció. La resolució de problemes hauria de mirar tot el sistema elèctric en lloc d'assumir una causa.

Concepcions errònies habituals sobre els transformadors

Els transformadors són habituals, però sovint s'entenen malament. Esborrar idees errònies fa que l'explicació del transformador sigui més útil i ajuda a evitar suposicions insegures.

Una idea errònia és que un transformador sempre fa que l'electricitat sigui més segura. Un transformador reductor-poden reduir la tensió i un transformador d'aïllament pot separar circuits, però tots dos encara poden oferir energia perillosa. La seguretat depèn de tot el sistema, no només de la presència d'un transformador.

Una altra idea errònia és que els transformadors funcionen igual amb DC que amb AC. Un transformador convencional depèn d'un camp magnètic canviant, de manera que està dissenyat per a corrent altern o formes d'ona canviants. El corrent continu no crea el mateix efecte d'inducció continu després del canvi inicial, i l'aplicació de CC a un transformador de CA pot causar sobreescalfament o danys.

Una tercera idea errònia és que un transformador pot augmentar la potència. Pot augmentar la tensió o el corrent d'un costat respecte a l'altre, però no pot crear energia addicional. Si augmenta la tensió, el corrent es redueix i les pèrdues redueixen lleugerament la sortida en comparació amb l'entrada.

Una quarta idea errònia és que tots els tipus de transformadors són intercanviables. Dos transformadors poden tenir la mateixa tensió, però difereixen en kVA capacitat, fase, connexió a terra, impedància, tancament, refrigeració, aïllament, servei o aplicació. La substitució sense una revisió adequada pot crear problemes greus de rendiment i seguretat.

Punts clau per emportar

La funcionalitat dels transformadors es redueix a la transferència d'energia controlada mitjançant inducció magnètica. Una vegada que aquest principi està clar, els molts tipus de transformadors es fan més fàcils d'entendre.

Recordeu aquests punts bàsics:

Un transformador transfereix energia elèctrica de CA entre circuits mitjançant un camp magnètic canviant.

La relació de voltes primària i secundària determina si la tensió augmenta o baixa.

Quan la tensió augmenta, el corrent disminueix per aproximadament la mateixa transferència de potència, i quan la tensió disminueix, el corrent augmenta.

L'objectiu principal del transformador pot ser la conversió de tensió, l'aïllament, la mesura, la protecció o la concordança d'equips.

Un transformador de corrent no sol alimentar una càrrega; proporciona un senyal de corrent escalat per a comptadors, monitors i relés.

Els diferents tipus de transformadors compleixen necessitats diferents, de manera que la tensió nominal no és suficient per a una selecció adequada.

La calor, l'aïllament, la càrrega, la ventilació i la protecció afecten fortament la fiabilitat del transformador.

La instal·lació i el manteniment s'han de fer amb els coneixements elèctrics i els procediments de seguretat adequats.

​​​​​​​Una manera clara de pensar sobre la funcionalitat del transformador

Un transformador s'entén millor com un dispositiu d'adaptació elèctrica. Coincideix els nivells de tensió entre sistemes, associa els circuits d'alta-energia amb els instruments de mesura, associa els equips a la potència disponible i, de vegades, separa un circuit d'un altre. El seu valor no és només que canvia la tensió, sinó que fa que l'energia elèctrica sigui utilitzable de la forma adequada en el punt correcte d'un sistema.

Per a un model mental senzill, comenceu amb tres preguntes: Què passa al transformador? Què ha de sortir? Què ha de passar amb seguretat entre aquests dos punts? Aquestes preguntes condueixen directament als conceptes bàsics del transformador adequats: tensió primària, tensió secundària, mida de càrrega, fase, freqüència, aïllament, refrigeració, medi ambient i protecció.

Tant si el subjecte és un transformador de serveis públics en un pal, un transformador de tipus sec-en un edifici, un transformador d'aïllament per a equips sensibles o un transformador de corrent dins d'un armari de mesura, el mateix principi funciona. Un camp magnètic canviant enllaça circuits i permet transferir energia o senyals de mesura de manera controlada. Aquesta és la base de la funcionalitat del transformador, i és per això que els transformadors segueixen sent essencials en sistemes d'alimentació, edificis, maquinària i equips elèctrics.

Contacta ara