Materiais de aislamento de transformadores en tipo de inmersión en aceite e seco

Aislamento en Transformadores Sumergidos en Aceite

En los transformadores sumergidos en aceite contemporáneos, el aislamiento de las bobinas de alta tensión sigue un enfoque ampliamente adoptado. Típicamente, el hilo está recubierto con esmalte, y se inserta papel kraft entre cada capa de la bobina. Esta combinación proporciona un aislamiento eléctrico confiable y protección mecánica para las bobinas de alta tensión, protegiéndolas contra el fallo eléctrico y el daño físico.

Para las bobinas de baja tensión, se emplea una estrategia de aislamiento diferente. Aquí, los conductores en tira pueden quedar desnudos, con aislamiento de papel colocado entre las capas. Este método equilibra la eficiencia en costos y los requisitos de aislamiento necesarios para aplicaciones de baja tensión.

Sin embargo, el panorama de materiales de aislamiento para conductores en tira en bobinas de baja tensión está evolucionando. La práctica tradicional de envolver los conductores en tira con papel está siendo gradualmente reemplazada. Los recubrimientos de polímeros sintéticos y envolturas de tela sintética están emergiendo como alternativas preferidas. Estos materiales modernos ofrecen mayor durabilidad, mejores propiedades de aislamiento eléctrico y mejor resistencia a factores ambientales en comparación con el aislamiento de papel tradicional.

La incorporación de alambre, cinta y conductores en tira de aluminio, junto con recubrimientos de esmalte, ha presentado desafíos únicos para los fabricantes de transformadores de distribución. El aluminio tiene una propiedad distintiva: cuando está expuesto al aire, forma espontáneamente una capa de óxido aislante en su superficie. Este revestimiento de óxido autogenerado puede impedir la conductividad eléctrica. Como resultado, siempre que se necesiten establecer conexiones eléctricas utilizando conductores de aluminio, los fabricantes deben idear métodos efectivos para eliminar esta capa de óxido o prevenir su formación en los puntos de conexión. Esto requiere una selección cuidadosa de materiales, procesos de fabricación precisos y medidas estrictas de control de calidad para garantizar el funcionamiento confiable de los transformadores de distribución con componentes basados en aluminio.

Desafíos y Soluciones con Conductores de Aluminio en Transformadores, y Aislamiento en Transformadores Secos

Desafíos y Manejo de Conductores de Aluminio en Transformadores Sumergidos en Aceite

Además, el aluminio de grado conductor eléctrico posee una textura notablemente suave. Cuando se aplica un apriete mecánico, es altamente susceptible a problemas como el flujo a frío y la expansión diferencial. El flujo a frío se refiere a la deformación lenta del aluminio suave bajo estrés mecánico a lo largo del tiempo, mientras que la expansión diferencial ocurre cuando el aluminio se expande o contrae a una tasa diferente que otros componentes en la asamblea, potencialmente llevando a conexiones sueltas o fallas mecánicas.

Para abordar las necesidades de conectividad de los cables de aluminio, se han desarrollado varios métodos especializados de empalme. El soldado puede ser utilizado, aunque requiere técnicas específicas de soldadura y flujos para asegurar un buen enlace. Otro enfoque común es el crimpado, que implica el uso de crimpados especiales. Estos crimpados están diseñados para penetrar tanto el recubrimiento de esmalte en el cable como la capa de óxido naturalmente formada en la superficie del aluminio. Al hacerlo, establecen una conexión eléctrica confiable. Además, sellan las áreas de contacto del oxígeno, previniendo la oxidación adicional y asegurando la integridad a largo plazo de la conexión.

Para cintas o tiras de aluminio, la soldadura TIG (tungsteno gas inerte) ofrece una solución efectiva de unión. Este proceso de soldadura utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un escudo de gas inerte para crear un enlace de alta calidad y fuerte entre los componentes de aluminio. Además, las tiras de aluminio también pueden unirse a otros conectores de cobre o aluminio mediante técnicas de soldadura a frío o crimpado. La soldadura a frío, en particular, crea un enlace en estado sólido sin la necesidad de fundir los materiales, lo cual es beneficioso para mantener las propiedades mecánicas y eléctricas de los conductores. Incluso para hacer conexiones atornilladas a aluminio suave, siempre que el área de unión se limpie meticulosamente para eliminar cualquier óxido o contaminantes, se puede lograr una conexión segura y conductora eléctricamente.

Materiales de Aislamiento en Transformadores Secos

En el ámbito de los transformadores secos, una práctica estándar es aplicar un sello o recubrimiento protector a las bobinas utilizando resina o barniz. Esto sirve como protección contra diversos factores ambientales adversos, como la humedad, el polvo y los gases corrosivos, todos los cuales pueden degradar gradualmente las propiedades de aislamiento de las bobinas del transformador y comprometer el rendimiento y la vida útil general del transformador.

Los medios aislantes utilizados para las bobinas primarias y secundarias de los transformadores secos pueden clasificarse en las siguientes categorías distintas:

• Bobina Fundida: En este tipo, la bobina está incrustada en una resina fundida, lo que proporciona una estructura de aislamiento robusta y duradera. La resina fundida no solo encapsula los conductores, sino que también ofrece una excelente resistencia mecánica y aislamiento eléctrico, haciéndola adecuada para aplicaciones donde se requiere alta fiabilidad y protección.

• Encapsulado Bajo Vacío - Presión: Este método implica encapsular las bobinas bajo condiciones de vacío - presión. Al eliminar el aire y otros contaminantes del proceso de aislamiento, asegura una capa de aislamiento más uniforme y sin huecos, mejorando el rendimiento eléctrico y térmico del transformador.

• Impregnado Bajo Vacío - Presión: Aquí, las bobinas se sumergen en una resina aislante bajo vacío - presión. Este proceso permite que la resina penetre profundamente en la estructura de la bobina, llenando todos los huecos y poros. Como resultado, proporciona un aislamiento mejorado y capacidades de disipación de calor, contribuyendo a la operación eficiente del transformador.

• Recubierto: Las técnicas de recubrimiento simples implican aplicar una capa de material aislante, como barniz o un compuesto de recubrimiento especializado, directamente sobre las bobinas. Este tipo de aislamiento es relativamente sencillo y económico, adecuado para aplicaciones donde se requieren menos exigentes requisitos de aislamiento.

Bobina Fundida

En el método de aislamiento de bobina fundida, la bobina se refuerza según sea necesario o se posiciona dentro de un molde. Luego, se funde en resina bajo condiciones de vacío - presión. Este proceso ofrece varias ventajas significativas. Dado que la bobina está completamente encerrada en un aislamiento sólido, reduce eficazmente los niveles de sonido durante la operación. Además, el proceso de fundición bajo vacío - presión llena la bobina con resina, eliminando completamente cualquier hueco. Estos huecos, si estuvieran presentes, podrían dar lugar a descargas de corona, que pueden degradar el aislamiento y causar problemas eléctricos a lo largo del tiempo. Con su sistema de aislamiento sólido, la bobina fundida destaca por su excepcional resistencia mecánica, permitiéndole soportar tensiones mecánicas. También tiene una gran resistencia a cortocircuitos, asegurando un rendimiento confiable durante las fallas eléctricas. Además, este tipo de bobina es altamente resistente a la humedad y a los contaminantes, protegiendo los componentes internos del transformador y prolongando su vida útil.

Encapsulado Bajo Vacío - Presión

Para el aislamiento encapsulado bajo vacío - presión, la bobina se incrusta en resina bajo vacío - presión. Similar al proceso de bobina fundida, encapsular la bobina con resina de esta manera elimina eficazmente cualquier hueco que podría dar lugar a descargas de corona. Como resultado, la bobina se beneficia de una excelente resistencia mecánica, permitiéndole soportar choques y vibraciones mecánicas. También exhibe una alta resistencia a cortocircuitos, asegurando un funcionamiento estable durante condiciones eléctricas anormales. Este método de aislamiento proporciona una robusta protección contra la entrada de humedad y la intrusión de contaminantes, manteniendo la integridad de la bobina y el rendimiento general del transformador.

Impregnado Bajo Vacío - Presión

En la técnica de aislamiento impregnado bajo vacío - presión, la bobina se impregna con barniz bajo vacío - presión. El proceso de impregnación recubre la bobina completamente, creando una capa protectora que la protege de la humedad y los contaminantes. Esto ayuda a preservar las propiedades eléctricas y mecánicas de la bobina, asegurando un funcionamiento confiable del transformador en diversas condiciones ambientales. Aunque el nivel de protección puede ser relativamente menos completo en comparación con algunos otros métodos, aún ofrece suficiente protección para muchas aplicaciones.

Recubierto

El enfoque de aislamiento recubierto implica sumergir la bobina en barniz o resina. Una bobina recubierta proporciona un nivel básico de protección contra la humedad y los contaminantes, haciéndola adecuada para su uso en entornos moderados donde el riesgo de exposición a elementos adversos es relativamente bajo. Aunque puede no ofrecer el mismo nivel de protección que métodos de aislamiento más elaborados, es una solución económica y sencilla para aplicaciones con requisitos de aislamiento menos exigentes.