El transformador de potencia es una parte indispensable del sistema de potencia, es responsable de la conversión de la energía eléctrica de un nivel de tensión a otro nivel de tensión, con el fin de satisfacer las necesidades de los diferentes equipos de potencia. En la composición de la estructura del transformador de potencia, el núcleo se llama el “corazón” del transformador, es una parte clave del circuito magnético en el transformador, por lo general por el alto contenido de silicio laminado en caliente o laminado en frío de chapa de acero al silicio apilados, recubiertos con barniz aislante. El núcleo de hierro y la bobina enrollada en él forman un sistema completo de inducción electromagnética, que juntos realizan la transmisión y conversión de energía eléctrica.

Principio de funcionamiento y función

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Principio de funcionamiento

En el principio de funcionamiento, el conductor magnético del núcleo de hierro es el circuito magnético del transformador, que es como un puente de conexión, convirtiendo la energía eléctrica del circuito primario en energía magnética, y transformando la energía eléctrica del circuito secundario por su propia energía magnética, que es el medio de conversión de energía.

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Función

La función principal es fijar y soportar los devanados del transformador y proporcionar una trayectoria que pueda transferir la mayor cantidad posible de flujo magnético. Cuando la corriente alterna pasa por los devanados del transformador, se genera un campo electromagnético alterno, y el núcleo de hierro conduce el campo magnético basándose en el principio de inducción electromagnética, aumentando así la relación y la eficiencia del transformador.

Composición y clasificación

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Composición

El núcleo de un transformador de potencia consta de tres partes principales: el cuerpo del núcleo, los elementos de fijación y el aislamiento.

Cuerpo del núcleo de hierro es un conductor magnético, por lo general por el alto contenido de silicio laminado en caliente o laminado en frío de chapa de acero al silicio apilados juntos, estos superficie de chapa de acero al silicio recubierto con barniz aislante, la formación de núcleo de hierro piezas apiladas. Las láminas del núcleo se apilan o enrollan de una manera específica para formar una trayectoria cerrada, que no sólo es la trayectoria del flujo magnético para la inducción electromagnética, sino también el esqueleto de la bobina del conjunto.

Los elementos de fijación, por su parte, incluyen abrazaderas, tornillos, bridas de vidrio, etc., que se utilizan para sujetar las distintas partes del núcleo en su lugar y garantizar que mantenga una forma y estructura estables durante el funcionamiento.

Las piezas aislantes se utilizan principalmente para garantizar el aislamiento eléctrico entre el núcleo y otras piezas y evitar situaciones peligrosas como descargas eléctricas o cortocircuitos.

Además, según la diferente estructura, el núcleo de hierro también puede dividirse en dos partes: columna de núcleo de hierro y yugo de hierro. El poste del núcleo es donde se encuentra el conjunto de bobinado, mientras que el yugo conecta las distintas partes del núcleo para formar un circuito magnético cerrado. Esta estructura contribuye a aumentar la fuerza y la estabilidad del campo magnético y a mejorar la eficacia del transformador.

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Clasificación

La superficie del núcleo de hierro suele estar recubierta de una fina capa de óxido, que se utiliza para evitar las pérdidas por corrientes parásitas. En función de la forma y la estructura, los núcleos de los transformadores pueden clasificarse en diferentes tipos, como tipo E, tipo I, tipo C, etc. Además, también hay núcleos de hierro triangulares, pentagonales, toroidales y de otras formas.

La diferencia del núcleo de hierro también es una base para la clasificación de los transformadores. Según la disposición de los devanados en el núcleo, el transformador se divide en transformador de núcleo y transformador de carcasa; según el núcleo del número de fases y la capacidad, los transformadores de potencia se pueden dividir en transformadores monofásicos y transformadores trifásicos.

Preguntas frecuentes

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Problema de conexión a tierra

Debido a la distribución desigual de la capacitancia, la intensidad de campo varía, el núcleo debe estar conectado a tierra, si no lo está, la tensión suspendida del núcleo a tierra provocará la descarga intermitente de ruptura del núcleo a tierra. También tenga en cuenta que sólo un punto de conexión a tierra, si el núcleo o sus componentes metálicos tienen dos o más puntos de conexión a tierra, se formará un bucle cerrado, lo que resulta en un sobrecalentamiento local, o incluso quemar el núcleo.

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Selección del material

En la selección del material del núcleo del transformador, generalmente se utiliza chapa de acero al silicio o aleación de níquel-hierro, los dos escenarios de aplicación son diferentes, todos los días estamos más familiarizados con la chapa de acero al silicio. Debido a la alta permeabilidad de la chapa de acero al silicio, se utiliza comúnmente en transformadores de media y baja tensión, mientras que la aleación de níquel-hierro tiene una permeabilidad más baja, pero una alta fuerza de inducción magnética de saturación, que es adecuado para transformadores de alta tensión.

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Fallos comunes

Fallo de puesta a tierra multipunto del núcleo de hierro: uno de los fallos más comunes, la puesta a tierra multipunto tiene muchas razones, puede deberse a rebabas en el núcleo de hierro, a la caída de objetos metálicos extraños, al contacto entre el núcleo de hierro y las abrazaderas o la pared del depósito, etc.

Fallo de cortocircuito del núcleo: El cortocircuito del núcleo puede deberse a daños en el aislamiento entre la chapa de acero al silicio, rebabas o cuerpos extraños metálicos causados por un cortocircuito. El cortocircuito provocará un sobrecalentamiento local, afectando al funcionamiento normal del transformador, pudiendo incluso provocar incendios y otros accidentes de seguridad.

Fallo por deformación del núcleo de hierro: la deformación del núcleo de hierro puede estar causada por el impacto durante el transporte, una instalación incorrecta o fuerzas externas. Después de la deformación del núcleo de hierro puede hacer que el devanado y el núcleo de la distancia de aislamiento entre el corto, o incluso llevar a que el devanado y el núcleo se toquen, desencadenando un fallo de cortocircuito.

Falla del núcleo de hierro suelto: el núcleo de hierro suelto puede deberse a sujetadores sueltos o caídos, piezas de aislamiento apiladas en el núcleo entre el daño de la cuña y otras razones. El núcleo de hierro suelto provocará un aumento de las vibraciones electromagnéticas y del ruido, afectando al funcionamiento estable del transformador.

Daños en el aislamiento del núcleo de hierro: los daños en el aislamiento del núcleo de hierro pueden deberse a que los lodos de aceite, la humedad y otras impurezas invaden el núcleo interno, lo que provoca la degradación del aislamiento. El daño del aislamiento hará que la distancia eléctrica entre el núcleo de hierro y el bobinado u otras piezas metálicas se acorte, aumentando el riesgo de cortocircuito.

Para estas fallas comunes, la respuesta que debe hacerse es inspeccionar regularmente el transformador para evitar problemas antes de que ocurran, como el descubrimiento de fallas en el momento oportuno para reparar.

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Campos de aplicación

Además de los transformadores de potencia, los núcleos de hierro se utilizan ampliamente en inductores y materiales magnéticos. En los inductores, los núcleos de hierro pueden mejorar su inductancia y factor de calidad, haciendo que los inductores sean más capaces de almacenar energía eléctrica. En los materiales magnéticos, los núcleos de hierro pueden mejorar la fuerza y la estabilidad del campo magnético aumentando la permeabilidad del circuito magnético.