¿Por qué el núcleo de un transformador debe estar conectado a tierra en solo un punto? ¿No es más confiable la conexión a tierra en múltiples puntos?
Campo: Fabricación
China
¿Por qué el núcleo del transformador necesita estar conectado a tierra?
Durante la operación, el núcleo del transformador, junto con las estructuras, partes y componentes metálicos que fijan el núcleo y los devanados, se encuentran en un fuerte campo eléctrico. Bajo la influencia de este campo eléctrico, adquieren un potencial relativamente alto con respecto a tierra. Si el núcleo no está conectado a tierra, existirá una diferencia de potencial entre el núcleo y las estructuras de sujeción y el tanque conectados a tierra, lo que puede llevar a descargas intermitentes.
Además, durante la operación, un fuerte campo magnético rodea los devanados. El núcleo y las diversas estructuras, partes y componentes metálicos se encuentran en un campo magnético no uniforme, y sus distancias desde los devanados son diferentes. Como consecuencia, las fuerzas electromotrices inducidas en estas partes metálicas por el campo magnético son desiguales, resultando en diferencias de potencial entre ellas. Aunque estas diferencias de potencial son pequeñas, aún pueden romper pequeños espacios de aislamiento, posiblemente causando microdescargas continuas.
Tanto las descargas intermitentes causadas por las diferencias de potencial como las microdescargas continuas resultantes de la ruptura de pequeños espacios de aislamiento son inaceptables, y es extremadamente difícil localizar las posiciones exactas de tales descargas intermitentes.
La solución efectiva es conectar a tierra de manera confiable el núcleo y todas las estructuras, partes y componentes metálicos que fijan el núcleo y los devanados, para que todos estén al potencial de tierra junto con el tanque. La conexión a tierra del núcleo del transformador debe ser de un solo punto—y solo de un solo punto. Esto se debe a que las láminas de acero silicio del núcleo están aisladas entre sí para evitar corrientes de Foucault grandes. Por lo tanto, está absolutamente prohibido conectar a tierra todas las láminas o implementar una conexión a tierra de múltiples puntos; de lo contrario, se generarían corrientes de Foucault grandes, causando un calentamiento severo del núcleo.
Generalmente, conectar a tierra el núcleo del transformador significa conectar a tierra cualquier una de las láminas del núcleo. Aunque las láminas están aisladas entre sí, su resistencia de aislamiento entre láminas es bastante baja. Bajo la influencia de campos eléctricos y magnéticos fuertes y no uniformes, las cargas de alto voltaje inducidas en las láminas pueden fluir a través de las láminas hasta el punto de conexión a tierra y luego a tierra, mientras que el aislamiento entre láminas bloquea eficazmente que las corrientes de Foucault fluyan de una lámina a otra. Por lo tanto, conectar a tierra cualquier lámina individual conecta efectivamente a tierra todo el núcleo.
Debe tenerse en cuenta: el núcleo del transformador debe estar conectado a tierra en exactamente un punto—no puede estar conectado a tierra en dos puntos, ni mucho menos en varios puntos—porque la conexión a tierra de múltiples puntos es uno de los fallos comunes en los transformadores.
¿Por qué no se puede conectar a tierra el núcleo del transformador en múltiples puntos?
La razón por la que las láminas del núcleo del transformador solo pueden estar conectadas a tierra en un punto es que, si hay dos o más puntos de conexión a tierra, puede formarse un circuito cerrado entre estos puntos de conexión a tierra. Cuando el flujo magnético principal pasa a través de este circuito cerrado, se inducirán corrientes circulantes, causando sobrecalentamiento interno y potencialmente llevando a accidentes. El derretimiento localizado del núcleo puede crear cortocircuitos entre las láminas, aumentando significativamente las pérdidas del núcleo y afectando gravemente el rendimiento y la operación normal del transformador. En tales casos, las láminas de acero silicio dañadas deben ser reemplazadas para la reparación. Por lo tanto, los transformadores no permiten la conexión a tierra de múltiples puntos—solo se permite un punto de conexión a tierra, y exactamente un punto.
La conexión a tierra de múltiples puntos forma fácilmente corrientes circulantes y causa sobrecalentamiento.
Durante la operación, el núcleo del transformador y sus partes metálicas de sujeción están sujetos a un fuerte campo eléctrico. La inducción electrostática genera potenciales flotantes en el núcleo y las partes metálicas, que pueden descargarse a tierra—una condición inaceptable. Por lo tanto, el núcleo y sus partes de sujeción (excepto los tornillos pasantes) deben estar debidamente y confiablemente conectados a tierra. Sin embargo, el núcleo solo se permite un punto de conexión a tierra. Si hay dos o más puntos de conexión a tierra, el núcleo, los puntos de conexión a tierra y la tierra formarán un circuito cerrado. Durante la operación, el flujo magnético que pasa a través de este circuito cerrado inducirá corrientes circulantes, llevando a un sobrecalentamiento localizado del núcleo e incluso a la quema de partes metálicas y aislamiento.
En resumen: el núcleo del transformador debe estar conectado a tierra en solo un punto—no puede estar conectado a tierra en dos o múltiples puntos.
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