Diferencia entre transformador de potencia y transformador de distribución

Principales Diferencias

Los transformadores de potencia se utilizan en redes de transmisión de alta tensión para operaciones de elevación y reducción de tensión (con niveles de tensión como 400 kV, 200 kV, 110 kV, 66 kV, 33 kV). Su capacidad nominal es generalmente superior a 200 MVA. En contraste, los transformadores de distribución se utilizan en redes de distribución de baja tensión como medio para conectar a los usuarios finales (con niveles de tensión como 11 kV, 6.6 kV, 3.3 kV, 440 V, 230 V). Su capacidad nominal es generalmente inferior a 200 MVA.

Tamaño del Transformador / Nivel de Aislamiento

Los transformadores de potencia se utilizan para la transmisión de energía en escenarios de carga pesada con tensiones superiores a 33 kV, con una eficiencia del 100%. En comparación con los transformadores de distribución, son de mayor tamaño y se aplican en centrales generadoras y subestaciones de transmisión, caracterizándose por un alto nivel de aislamiento.
Los transformadores de distribución se utilizan para distribuir energía eléctrica a bajas tensiones, con tensiones inferiores a 33 kV para aplicaciones industriales y 440 V - 220 V para uso doméstico. Operan con una eficiencia relativamente baja, que oscila entre el 50% y el 70%. Son de pequeño tamaño, fáciles de instalar, tienen bajas pérdidas magnéticas y no siempre operan a plena carga.

Pérdidas de Hierro y Pérdidas de Cobre

Los transformadores de potencia se utilizan en la red de transmisión y no están conectados directamente a los consumidores, por lo que las fluctuaciones de carga son mínimas. Operan a plena carga durante 24 horas al día, por lo que las pérdidas de cobre y hierro ocurren durante todo el día, y su peso específico (es decir, peso de hierro/peso de cobre) es muy bajo. La carga promedio está cerca o a plena carga, y están diseñados para lograr la máxima eficiencia en condiciones de plena carga. Dado que son independientes del tiempo, calcular la eficiencia basada únicamente en la potencia es suficiente.

Los transformadores de distribución se utilizan en la red de distribución y están conectados directamente a los consumidores, por lo que las fluctuaciones de carga son significativas. No siempre están a plena carga. Las pérdidas de hierro ocurren durante 24 horas al día, y las pérdidas de cobre ocurren según el ciclo de carga. Su peso específico (es decir, peso de hierro/peso de cobre) es relativamente alto. La carga promedio es aproximadamente el 75% de la carga plena, y están diseñados para lograr la máxima eficiencia al 75% de la carga plena. Dado que son dependientes del tiempo, se define la eficiencia de todo el día para calcular la eficiencia.

Los transformadores de potencia funcionan como dispositivos de elevación en la transmisión de energía. Esto ayuda a minimizar las pérdidas I²r para un flujo de potencia específico. Estos transformadores están diseñados para maximizar la utilización del núcleo. Operan cerca del punto de rodilla de la curva B-H (ligeramente por encima del valor del punto de rodilla), lo que reduce significativamente la masa del núcleo.Naturalmente, para los transformadores de potencia, las pérdidas de hierro y cobre coinciden en la carga máxima, es decir, en el punto donde se logra la máxima eficiencia con pérdidas iguales.

Sin embargo, los transformadores de distribución no pueden ser diseñados de la misma manera. Por lo tanto, la eficiencia de todo el día se convierte en una consideración clave durante su diseño. Esto depende del ciclo de carga típico que están destinados a suministrar. El diseño del núcleo debe tener en cuenta tanto la carga máxima como la eficiencia de todo el día, equilibrando estos dos aspectos.Los transformadores de potencia generalmente operan a plena carga, por lo que están diseñados para minimizar las pérdidas de cobre. En contraste, los transformadores de distribución están siempre en línea y operan principalmente en condiciones de menos que plena carga. Por lo tanto, están diseñados para minimizar las pérdidas de núcleo.

Los transformadores de potencia funcionan como dispositivos de elevación en la transmisión de energía, permitiendo la minimización de las pérdidas I²r para un flujo de potencia específico. Están diseñados para optimizar la utilización del núcleo y operar cerca del punto de rodilla de la curva B-H (ligeramente por encima del valor del punto de rodilla), reduciendo así significativamente la masa del núcleo.
En la carga máxima, estos transformadores presentan naturalmente un equilibrio entre las pérdidas de hierro y cobre, lo que corresponde al punto de máxima eficiencia donde las dos tipos de pérdidas son iguales.

En contraste, los transformadores de distribución no pueden ser diseñados de la misma manera. Por lo tanto, la eficiencia de todo el día es un factor crucial en su proceso de diseño. Esto depende del ciclo de carga típico que están destinados a servir. El diseño del núcleo debe abordar efectivamente tanto los requisitos de la carga máxima como la eficiencia de todo el día, equilibrando delicadamente estos dos aspectos.
Los transformadores de potencia generalmente operan a plena carga, por lo que su diseño se enfoca en minimizar las pérdidas de cobre. Por otro lado, los transformadores de distribución están en operación continua y funcionan principalmente en condiciones de menos que plena carga. Como resultado, su diseño enfatiza en minimizar las pérdidas de núcleo.