Me han dicho que un transformador del 1% cuesta más que un transformador del 5% de la misma potencia nominal. Entiendo que el 5% del transformador tiene una impedancia de salida más alta, lo que parece implicar más bobinados y un cable más delgado. ¿Es esta la única diferencia de construcción entre un transformador del 1% y el 5% de la misma potencia nominal? ¿O hay más consideraciones?
Del Manual del Transformador de ABB, 3e:
3.9 Impedancia de cortocircuito
Los usuarios a veces tienen requisitos particulares con respecto a impedancia de cortocircuito. Dichos requisitos pueden ser determinados por:
- operación paralela con unidades existentes
- limitación de la caída de tensión
- limitación de las corrientes de cortocircuito
El diseñador de transformadores puede cumplir los requisitos de diferentes maneras:
- El tamaño de la sección transversal del núcleo. Una gran sección transversal proporciona una baja impedancia y viceversa.
- Un transformador alto da baja impedancia y viceversa.
Para cada transformador hay, sin embargo, un rango más pequeño que da El transformador óptimo desde un punto de vista económico, que es el la suma más baja de los costos de fabricación y el valor del capital de la pérdidas.
La 'impedancia de cortocircuito' mencionada anteriormente es el porcentaje de impedancia del transformador. La cita anterior dice que la impedancia del transformador puede modificarse cambiando la construcción del núcleo.
Tenga en cuenta que la impedancia de un transformador es principalmente "reactancia de fuga" inductiva, es decir, impedancia magnética. Por lo tanto, la diferencia entre un transformador al 1% y un transformador al 5% tiene que ver principalmente con el diseño del núcleo magnético del transformador. El transformador al 1% requeriría mucho más núcleo de hierro que el transformador al 5%, y sería físicamente más grande para igualar, lo que explica el mayor costo.
De J & P Transformer Book , 12e:
En el Capítulo 1 se explicó que la reactancia de fuga de un El transformador surge del hecho de que todo el flujo producido por uno El devanado no une el otro devanado. Como sería de esperar, entonces, La magnitud de este flujo de fuga es una función de la geometría y construcción del transformador ....
Dado que la reactancia es el resultado de un flujo de fuga, la reactancia baja debe ser obtenido al minimizar el flujo de fugas y hacer esto requiere una gran núcleo como sea posible. Por el contrario, si se puede tolerar una alta reactancia, Se puede proporcionar un núcleo más pequeño.
La resistencia del conductor (es decir, la resistencia del devanado de cobre) es típicamente pequeña, 1/10 de la impedancia total o menos. La pauta dada en AS3851 es que se puede considerar que los transformadores de potencia de menos de 10 MVA tienen X / R = 10.
Para cualquier transformador tenemos algunas ecuaciones básicas
$$ V = N \ frac {d \ phi} {dt} = N \ cdot A \ frac {dB} {dt} $$
Aquí ϕ es flujo, B es densidad de flujo, N es giros y área A.
Para un tamaño de núcleo determinado, puede calcular la cantidad de giros requeridos en el primario para evitar la saturación. Todos los materiales magnéticos se saturarán si aplica demasiados voltios-segundos al primario. Tenga en cuenta que la densidad de flujo B está limitada por el material utilizado.
Como se ha dado cuenta, un transformador con un mayor porcentaje de impedancia tendrá más giros o un cable más delgado. Pero solo hay un espacio limitado para colocar estos devanados, lo que limita la clasificación de VA del transformador.
Teniendo en cuenta que dos transformadores de la misma entrada y voltaje de salida y VA calificaron al que tiene la impedancia más baja, generalmente tendrán menos vueltas de cable más grueso pero un núcleo más grande para evitar la saturación con esas menos vueltas.
La necesidad de un núcleo más grande suele ser el factor clave para aumentar el precio.
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