Un augment en volts, redueix la pèrdua de bobinatge. Per augmentar l'eficiència del transformador, les pèrdues en el nucli, probablement sigui l'aspecte que més s'ha estudiat. L'estructura del nucli te dues característiques importants d'estalvi d'energia no aplicables als motors industrials. En primer lloc, la colinealitat inherent entre l'orientació de laminació i la direcció del camp magnètic és possible gràcies a l'ús de xapa magnètica de gra orientada a les laminacions del transformador.
En segon lloc, perquè les laminacions es tallen en tires? Si el material és molt més prim, és pot utilitzar en un nucli de transformador destinat a una màquina rotativa. Considerant que les laminacions del motor són generalment de 0,014-0,025 polzades de gruix, el gruix de laminació d'un transformador, pot ser tan baix com 0.006, amb 0,009-, 012. Això redueix la pèrdua de corrent paràsita.
Una millora addicional que va aparèixer durant la dècada de 1980 va ser el material de nucli amorf.
Semblant-se més al vidre que l'acer, aquest material laminat no conté cap estructura granular. Permet laminacions de només 0.001 polzades de gruix, les qual s'utilitzen en els primers transformadors de distribució produïts en sèrie de 25 kVA fabricats per Westinghouse al 1986. Des de llavors, s'han posat en servei moltes unitats similars, juntament amb alguns transformadors de grans dimensions.
El disseny de trafos basats en la reducció de pèrdues, són ben coneguts. En general es componen de:
- L'ús de més material
- De millors materials
- De nous materials
- D'una millor distribució dels materials
- D'una millora en el medi i els mètodes de refredament
Cada disseny intenta aconseguir especificacions òptimes amb un cost mínim dels materials, o per reduir pes o volum o un cost total mínim de compra. A nivell mundial, cada vegada més consumidors estan comprant els transformadors en funció dels costos totals.
Màxima reducció de les pèrdues del ferro
Les pèrdues en les matèries bàsiques
L'elecció del metall és crític per a nuclis de transformadors, i és important que s'utilitzi acer magnètic de bona qualitat. Hi ha molts tipus d'acer que es poden utilitzar per a un nucli de transformador. Cada grau té un efecte sobre l'eficiència en una base a unitat de kg. L'elecció depèn de com s'avaluen les pèrdues del transformador sense càrrega i els costos totals de propietat.
Gairebé tots els fabricants de transformadors d'avui en dia fan servir ferro en els seus nuclis per proporcionar unes pèrdues del transformador baixes a causa dels efectes de la histèresi magnètica i els corrents de Foucault. Per aconseguir aquests objectius cal:
- Una alta permeabilitat,
- Uns laminats en fred,
- Gra orientat,
- Gairebé sempre s'utilitza ferro al silici.
- La construcció del nucli utilitza les làmines acuradament apilades.
L'evolució dels materials utilitzats en el nucli del transformador, es resumeix a continuació.
Taula 1 - Evolució del material del nucli
Hi ha dos materials bàsics, importants que s'utilitzen en la fabricació de transformadors:
- El metall amorf i
- El Cold Rolled Grain Oriented (CRGO)
Es pot observar que les pèrdues en el nucli de metall amorf, són menys del 25% respecte del CRGO. Aquest material dóna una alta permeabilitat i està disponible en formacions molt fines (com cintes) que resulta en moltes menys pèrdues que en el nucli CRGO.
L'ús d'altes densitats de flux en el CRGO (fins a 1,5 t) dóna lloc a majors pèrdues en el nucli. No obstant això, el debanat requereix de menys quantitat de coure a més, el volum de nucli és menor. Això redueix les pèrdues en el coure.
Al nucli amorf, la densitat de flux és menys gràcies a les laminacions primes i també ajuden a la reducció de pèrdues en el nucli. No obstant això, hi ha relativament un major volum r, el que resulta bobinats més grans, és a dir, major resistència que resulta en més pèrdues en el coure. Per tant les pèrdues del ferro depenen només de les densitats de flux del material seleccionats, sinó que afecten també les pèrdues en el coure.
Nucli amorf
Al 1986 es va introduir en el mercat un nou tipus de transformador el qual utilitza nuclis fets de metall amorf amb una ultra baixa pèrdua. Les pèrdues en el nucli són d'entre el 60% al 70% inferiors a les dels transformadors que fan servir acer al silici. Fins a la data, aquests transformadors s'han dissenyat per a l'operació de distribució principalment per les empreses elèctriques per potències que van des dels 10 kVA fins els 2,5 MVA.
L'ús de transformadors de nucli amorf s'està ampliant en aplicacions de potència per a instal·lacions industrials i comercials. Especialment en països com el Japó.
El metall amorf és una nova classe de material que no té formació cristal·lina. Els metalls convencionals posseeixen estructures cristal·lines en què els àtoms formen una repetida disposició ordenada en tres dimensions. Els metalls amorfs es caracteritzen per una disposició aleatòria dels seus àtoms.
El cost i la tècnica de fabricació són els principals obstacles per a la posada al mercat d'una àmplia varietat de transformadors de nucli amorf. El preu d'aquestes unitats típicament varia d'entre el 15% i fins el 40% per als transformadors de nucli d'acer de silici. Fins a cert punt, la diferència de preu depèn de quin acer de silici es fa la comparació.
En l'actualitat, els nuclis amorfs no s'estan aplicant en els transformadors de tipus sec.
Per tant, el cost de l'energia elèctrica en el lloc on hi ha transformadors d'aquest tipus és un factor molt important en la realització de les anàlisis econòmiques. Els diferents fabricants tenen diferents capacitats per produir nuclis amorfs i, recentment, alguns han aconseguit avenços substancials en la fabricació d'aquests nuclis per a transformadors.
Les dificultats tècniques de la construcció d'un nucli d'acer amorf venen per restriccions de les mides dels transformadors que fan servir aquest material. El metall no és fàcilment dúctil, és molt dur i difícil de tallar, prim i fràgil, difícil d'obtenir en grans plaques.
No obstant això, el desenvolupament d'aquests tipus de transformadors continuen el futur, segur que sorgiran unitats més gran que 2.500 kVA.
Minimitzar les pèrdues de coure
La major part de pèrdues en el coure són per l'efecte Joule. Usar una secció més gruixuda del conductor implica una menor densitat de corrent. No obstant això, un augment arbitrari en l'espessor pot augmentar les pèrdues per corrents de Foucault. En general, la disminució del gruix radial condueix a la reducció de pèrdues per corrents paràsits.
Font: Electricalengineering
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament