Por que o núcleo do transformador ten que estar aterrado?
Durante a operación, o núcleo do transformador, xunto cos estruturas, pezas e compoñentes metálicos que fixan o núcleo e as bobinas, están situados nun forte campo eléctrico. Baixo a influencia deste campo eléctrico, adquiren un potencial relativamente alto respecto ao terra. Se o núcleo non está aterrado, existirá unha diferenza de potencial entre o núcleo e as estruturas e tanque aterrados, o que pode levar a descargas intermitentes.
Ademais, durante a operación, un forte campo magnético rodea as bobinas. O núcleo e varias estruturas, pezas e compoñentes metálicos están situados nun campo magnético non uniforme, e as súas distancias das bobinas son diferentes. En consecuencia, as forzas electromotrices inducidas nestas pezas metálicas polo campo magnético son desiguais, resultando en diferenzas de potencial entre elas. Aínda que estas diferenzas de potencial sexan pequenas, aínda así poden romper pequenas fendas de aislamento, posiblemente causando microdescargas continuas.
Tanto as descargas intermitentes causadas por diferenzas de potencial como as microdescargas continuas resultantes da ruptura de pequenas fendas de aislamento son inaceptables, e é extremadamente difícil localizar as posicións exactas destas descargas intermitentes.
A solución eficaz é aterrar de maneira fiable o núcleo e todas as estruturas, pezas e compoñentes metálicos que fixan o núcleo e as bobinas, para que todos estean ao potencial do terra xunto co tanque. A aterramento do núcleo do transformador debe ser de punto único—e só de punto único. Isto é porque as laminacións de acero silicio do núcleo están aisladas unas das outras para evitar correntes de turbulencia grandes. Polo tanto, está absolutamente prohibido aterrar todas as laminacións ou implementar aterramentos múltiples; caso contrario, xeraríanse correntes de turbulencia grandes, causando un calentamento severo do núcleo.
Xeralmente, aterrar o núcleo do transformador significa aterrar calquera unha das laminacións do núcleo. Aínda que as laminacións estean aisladas unas das outras, a resistencia de aislamento entre laminacións é bastante baixa. Baixo a influencia dun forte campo eléctrico e magnético non uniforme, as cargas de alta tensión inducidas nas laminacións poden fluir a través das laminacións ata o punto de aterramento e entón ao terra, mentres que o aislamento entre laminacións bloquea eficazmente que as correntes de turbulencia fluían de unha laminación a outra. Polo tanto, aterrar calquera unha laminación aterra efectivamente todo o núcleo.
Debe notarse: o núcleo do transformador debe estar aterrado exactamente nun punto—non pode estar aterrado en dous puntos, nin menos en múltiples puntos—porque o aterramento múltiple é unha das fallos comúns nos transformadores.
Por que o núcleo do transformador non pode estar aterrado en múltiples puntos?
A razón pola que as laminacións do núcleo do transformador só poden estar aterradas nun punto é que se hai dous ou máis puntos de aterramento, pode formarse un bucle cerrado entre estes puntos de aterramento. Cando o fluxo magnético principal pasa a través deste bucle cerrado, indúcense correntes circulantes, causando sobrecalentamento interno e potencialmente levando a accidentes. A fusión localizada do núcleo pode crear cortocircuitos entre laminacións, aumentando significativamente as perdas no núcleo e afectando gravemente o rendemento e a operación normal do transformador. Neses casos, deben substituírse as laminacións de acero silicio danificadas para a reparación. Polo tanto, os transformadores non permiten aterramento múltiple—só se permite un punto de aterramento, e exactamente un.
O aterramento múltiple forma facilmente correntes circulantes e causa sobrecalentamento.
Durante a operación, o núcleo do transformador e as súas pezas metálicas de aperto están suxeitos a un forte campo eléctrico. A indución electrostática xera potenciais flotantes no núcleo e nas pezas metálicas, que poden descargarse ao terra—unha condición inaceptable. Polo tanto, o núcleo e as súas pezas de aperto (excepto os parafusos de travesía) deben estar adequadamente e de maneira fiable aterrados. No entanto, só se permite un punto de aterramento ao núcleo. Se hai dous ou máis puntos de aterramento, o núcleo, os puntos de aterramento e o terra formarán un bucle cerrado. Durante a operación, o fluxo magnético que pasa a través deste bucle cerrado indúcirá as chamadas correntes circulantes, levando a un sobrecalentamento localizado do núcleo e incluso á queimadura de pezas metálicas e aislamentos.
En resumo: o núcleo do transformador debe estar aterrado só nun punto—non pode estar aterrado en dous ou múltiples puntos.