¿Cuáles son los tipos de bobinados de transformadores?

¿Cuáles son los tipos de bobinados de transformadores?

Tipos de transformadores

• Los transformadores de tipo núcleo tienen bobinados en las extremidades externas

• Los transformadores de tipo carcasa tienen bobinados en las extremidades internas

Principalmente hay dos tipos de transformador

• Transformador de tipo núcleo

• Transformador de tipo carcasa

Tipos de bobinado utilizados para el transformador de tipo núcleo

Bobinados cilíndricos

Estos bobinados son de tipo capa y utilizan un conductor rectangular o redondo como se muestra en la Fig. (a) y (b). Los conductores se enrollan en los lados planos como se muestra en la Fig. (c) y se enrollan en el lado del costillar en la Fig. (d).

Usos de los bobinados cilíndricos

Los bobinados cilíndricos son bobinados de baja tensión utilizados hasta 6,6 kV para kVA hasta 600-750, y una corriente nominal entre 10 y 600 A.

Bobinados helicoidales

Utilizamos bobinados helicoidales de baja tensión, alta capacidad, donde la corriente es mayor, al mismo tiempo que las vueltas de bobinado son menores. La potencia del transformador varía de 160 a 1000 kVA desde 0,23 a 15 kV. Para asegurar una resistencia mecánica adecuada, el área transversal de la tira no debe ser menor de 75-100 mm cuadrados. El número máximo de tiras utilizadas en paralelo para formar un conductor es 16.

Hay tres tipos

• Bobinado helicoidal simple

• Bobinado helicoidal doble

• Bobinado disco-helicoidal

Los Bobinados Helicoidales Simples consisten en un bobinado en dirección axial a lo largo de una línea helicoidal con una inclinación. Solo hay una capa de vueltas en cada bobinado. La ventaja del Bobinado Helicoidal Doble es que reduce la pérdida por corrientes de Foucault en los conductores. Esto se debe a la reducción del número de conductores paralelos situados en la dirección radial.

En los Bobinados Disco-Helicoidales, las tiras paralelas se colocan una al lado de la otra en la dirección radial para cubrir toda la profundidad radial del bobinado.

Bobinado helicoidal multicapa

Se utiliza comúnmente para clasificaciones de alta tensión de 110 kV y superiores. Estos tipos de bobinado constan de varias capas cilíndricas enrolladas concéntricamente y conectadas en serie.

Se hacen las capas exteriores más cortas que las interiores para distribuir la capacitancia uniformemente. Estos bobinados mejoran principalmente el comportamiento de sobretensión de los transformadores.

Bobinado cruzado

Estos bobinados se utilizan en los bobinados de alta tensión de transformadores pequeños. Los conductores son hilos redondos recubiertos de papel o tiras. Los bobinados se dividen en varios devanados para reducir la tensión entre capas adyacentes. Estos devanados están separados axialmente por 0,5 a 1 mm, con la tensión entre devanados adyacentes mantenida dentro de 800 a 1000 V.

El extremo interior de un devanado está conectado al extremo del lado de salida del adyacente, como se muestra en la figura anterior. La longitud axial real de cada devanado es de aproximadamente 50 mm, mientras que el espacio entre dos devanados es de aproximadamente 6 mm para acomodar bloques de material aislante.

El ancho del devanado es de 25 a 50 mm. El bobinado cruzado tiene mayor resistencia que el bobinado cilíndrico en condiciones normales. Sin embargo, el cruce tiene menor resistencia a impulsos que el cilíndrico. Este tipo también tiene costos de mano de obra más altos.

Bobinado en disco y bobinado continuo en disco

Se utiliza principalmente para transformadores de alta capacidad. El bobinado consta de una serie o paralelo de varios devanados planos o discos. Los devanados se forman con tiras rectangulares enrolladas espiralmente desde el centro hacia afuera en la dirección radial, como se muestra en la figura a continuación.

Los conductores pueden ser una tira única o múltiples tiras en paralelo enrolladas en el lado plano. Esto proporciona una construcción robusta para este tipo de bobinados. Los discos están separados entre sí con sectores de cartón prensado unidos a franjas verticales.

Los espaciadores verticales y horizontales proporcionan ductos radiales y axiales para la circulación libre de aceite, que entra en contacto con cada vuelta. El área del conductor varía de 4 a 50 mm cuadrados y los límites de corriente son de 12 a 600 A. El ancho mínimo del ducto de aceite es de 6 mm para 35 kV. La ventaja de los bobinados en disco y continuos es su mayor resistencia mecánica axial y su bajo costo.

Bobinados para transformadores de tipo carcasa

Bobinado de tipo sándwich

Permiten un fácil control sobre la reactancia, cuanto más cerca estén dos devanados en el mismo eje magnético, mayor será la proporción de flujo mutuo y menor será el flujo de fuga.

El flujo de fuga puede reducirse subdividiendo las secciones de baja y alta tensión. Las secciones de baja tensión en los extremos, conocidas como semicoil, contienen la mitad de las vueltas de las secciones normales de baja tensión.

Para equilibrar las fuerzas magnetomotrices de las secciones adyacentes, cada sección normal, ya sea de alta o baja tensión, lleva el mismo número de ampere-vueltas. Cuanto mayor sea el grado de subdivisión, menor será la reactancia.

Ventajas de los bobinados de tipo carcasa en transformadores

• Alta capacidad de resistencia a cortocircuitos

• Alta resistencia mecánica

• Alta resistencia dieléctrica

• Excelente control del flujo magnético de fuga

• Capacidad de enfriamiento eficiente

• Diseño flexible

• Tamaño compacto

• Diseño altamente confiable