Pérdidas no transformador | Pérdidas de cobre vs ferro e consellos para a súa redución

Os transformadores experimentan varios tipos de perdas durante a súa operación, principalmente categorizados en dous tipos principais: perdas de cobre e perdas de ferro.

Perdas de Cobre

As perdas de cobre, tamén coñecidas como perdas I²R, son causadas pola resistencia eléctrica dos enrolamentos do transformador, xeralmente feitos de cobre. Ao fluir a corrente polo enrolamento, a enerxía disípanse na forma de calor. Estas perdas son proporcionais ao cadrado da corrente de carga (I²R), o que significa que aumentan significativamente con niveis de corrente máis altos.

Para minimizar as perdas de cobre:

• Usar condutores máis grosos ou materiais con maior conductividade eléctrica para reducir a resistencia do enrolamento.

• Operar o transformador no seu óptimo de carga ou preto del, para evitar correntes excesivas.

• Melorar a eficiencia operativa global minimizando a carga innecesaria e optimizando o deseño do sistema.

Perdas de Ferro

As perdas de ferro, ou perdas do núcleo, ocorren no núcleo magnético do transformador debido ao fluxo magnético alternante. Estas perdas son independentes da carga e permanecen relativamente constantes nas condicións normais de funcionamento. As perdas de ferro consisten en dous componentes:

• Perda de Histerese: Esta resulta da magnetización e desmagnetización repetida do material do núcleo baixo corrente alternada. A enerxía perdeuse como calor debido á fricción interna dos dominios magnéticos. O uso de materiais de núcleo con un ciclo de histerese estreito, como o acero silicio orientado, pode reducir significativamente esta perda.

• Perda por Correntes Inducidas: Os campos magnéticos alternantes inducen correntes circulantes (correntes inducidas) dentro do núcleo, levando ao aquecimento resistivo. Estas perdas minímizanse construindo o núcleo con laminacións finas e aisladas orientadas paralelamente ao fluxo magnético, que restrinxe o camiño das correntes inducidas. Os deseños avanzados de núcleo e os materiais de alta resistividade tamén axudan a reducir as perdas por correntes inducidas.

Estratexias para Reducir as Perdas do Transformador

A redución das perdas do transformador mellora a eficiencia, baixa os custos de operación e alarga a vida útil do equipo. As medidas clave inclúen:

• Escoller Transformadores de Alta Eficiencia: Os transformadores modernos de alta eficiencia utilizan materiais avanzados e deseños optimizados para minimizar tanto as perdas de cobre como as de ferro.

• Optimizar o Deseño: A selección cuidadosa de materiais de núcleo, configuracións de enrolamento e sistemas de refrixeración pode reducir significativamente as perdas totais.

• Realizar Manutención Regular: As inspeccións e manutención rutinarias, como a limpeza dos enrolamentos, a comprobación dos sistemas de refrixeración e o mantemento da calidade do aceite nos transformadores de aceite, aseguran unha operación eficiente continuada.

• Evitar a Sobrecarga: A sobrecarga excesiva aumenta as perdas de cobre e o estrés térmico, acelerando a degradación do aislamento e reducindo a fiabilidade.

• Axustar a Capacidade á Carga: Dimensionar correctamente o transformador segundo a demanda real de carga evita ineficiencias con cargas ligeras e reduce as perdas sen carga.

En conclusión, a minimización das perdas do transformador é esencial para a conservación da enerxía e a operación fiable do sistema de enerxía. Polo tanto, a redución de perdas debe ser unha consideración clave na selección, deseño e operación contínua dos transformadores.