¿Por qué es necesaria la conexión a tierra de un solo punto en el núcleo del transformador y está prohibida la conexión múltiple?

Durante la operación del transformador, el núcleo y las estructuras y componentes metálicos que aseguran el núcleo y los devanados están expuestos a un fuerte campo eléctrico, induciendo un alto potencial en relación con la tierra. Si el núcleo se deja sin conectar a tierra, puede desarrollarse una diferencia de potencial entre el núcleo y las partes conectadas a tierra, como las abrazaderas y el tanque, lo que lleva a descargas intermitentes. Además, el campo magnético que rodea los devanados induce fuerzas electromotrices (FEM) variables en diferentes componentes metálicos debido a sus distancias variables desde los devanados. Incluso pequeñas diferencias de potencial pueden resultar en descargas parciales continuas a través de pequeñas brechas de aislamiento, descargas que no solo son inaceptables, sino también difíciles de detectar y localizar.

La solución efectiva es conectar a tierra de manera confiable el núcleo y todas las estructuras metálicas asociadas, asegurando que estén al mismo potencial eléctrico que el tanque. Sin embargo, esta conexión a tierra debe implementarse solo en un punto. Las láminas del núcleo están aisladas entre sí para suprimir las corrientes de Foucault, que de otro modo causarían un calentamiento excesivo. Por lo tanto, se prohíben estrictamente varios puntos de conexión a tierra, ya que pueden crear bucles cerrados que permiten corrientes circulantes, lo que lleva a un sobrecalentamiento severo del núcleo.

Por qué se Prohíben Varios Puntos de Conexión a Tierra:

Si el núcleo se conecta a tierra en más de un punto, puede formarse un bucle conductor cerrado entre los puntos de conexión a tierra. Cuando el flujo magnético principal pasa por este bucle, induce corrientes circulantes, resultando en un sobrecalentamiento localizado y potencialmente en daños graves. Esto puede manifestarse como un quemado localizado del núcleo o cortocircuitos entre láminas, aumentando las pérdidas del núcleo y degradando el rendimiento del transformador. En casos graves, tales fallos pueden llevar a un fallo completo del transformador, requiriendo reparaciones extensas o la sustitución del núcleo.

Riesgos de la Conexión a Tierra Múltiple:

En presencia de un fuerte campo eléctrico, el núcleo y las partes metálicas no conectadas a tierra o mal conectadas a tierra pueden desarrollar voltajes inducidos, causando descargas a tierra. La conexión a tierra en un solo punto evita la formación de corrientes circulantes (o "corrientes de anillo") que de otro modo fluirían si existieran varios puntos de conexión a tierra. Estas corrientes circulantes causan un sobrecalentamiento localizado, degradan el aislamiento y dañan los componentes metálicos, lo que representa un riesgo significativo para la confiabilidad y la operación segura del transformador.

Por lo tanto, la conexión a tierra en un solo punto del núcleo del transformador es esencial para una operación segura, estable y eficiente.