¿Cuál es la Diferencia Entre los Transformadores Rectificadores y los Transformadores de Potencia?
Campo: Fabricación
China
¿Qué es un transformador rectificador?
«Conversión de potencia» es un término general que abarca la rectificación, la inversión y la conversión de frecuencia, siendo la rectificación la más ampliamente utilizada entre ellas. Los equipos rectificadores convierten la potencia de entrada en corriente alterna (CA) en una salida de corriente continua (CC) mediante rectificación y filtrado. Un transformador rectificador actúa como transformador de alimentación para dichos equipos rectificadores. En aplicaciones industriales, la mayor parte de las fuentes de alimentación de CC se obtienen combinando un transformador rectificador con equipos rectificadores.
¿Qué es un transformador de potencia?
Un transformador de potencia se refiere generalmente a un transformador que suministra energía a sistemas de accionamiento eléctrico (accionados por motor). La mayoría de los transformadores de la red eléctrica son transformadores de potencia.
Diferencias entre transformadores rectificadores y transformadores de potencia
1. Diferencias funcionales
Funciones de un transformador rectificador:
- Proporcionar al sistema rectificador una tensión adecuada;
- Reducir la distorsión de forma de onda (contaminación armónica) causada por el sistema rectificador y minimizar su impacto sobre la red eléctrica.
Aunque un transformador rectificador sigue suministrando potencia en corriente alterna (CA), su función se limita exclusivamente a ser la fuente de alimentación para los equipos rectificadores. Normalmente, su devanado primario está conectado en configuración estrella (Y), mientras que su devanado secundario está conectado en configuración triángulo (Δ). Esta disposición ayuda a suprimir los armónicos de orden superior. La conexión en triángulo del devanado secundario no posee un punto neutro conectado a tierra, por lo que, si ocurre una falla a tierra simple en el equipo rectificador, no provocará daños en el equipo. En su lugar, un dispositivo de detección de fallas a tierra emitirá una señal de alarma. Además, se instala un blindaje electrostático entre los devanados primario y secundario para lograr una mayor aislamiento.
Los transformadores rectificadores se utilizan principalmente en aplicaciones como electrólisis, fundición, sistemas de excitación, accionamientos eléctricos, control de velocidad en cascada, precipitadores electrostáticos y soldadura de alta frecuencia. Su estructura varía ligeramente según la aplicación. Por ejemplo, los transformadores rectificadores utilizados en la electrólisis suelen diseñarse con salidas de seis fases para lograr ondas de corriente continua más suaves; cuando se combinan con un puente rectificador de seis fases externo, producen una salida relativamente libre de rizado.
Para la fundición y la soldadura de alta frecuencia, los devanados del transformador y los componentes estructurales se optimizan—basándose en las características de la forma de onda de la corriente de los circuitos rectificadores de tiristores y los requisitos de supresión de armónicos—para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault en los devanados y las pérdidas dispersas en las partes metálicas. No obstante, su estructura general sigue siendo en gran medida similar a la de los transformadores estándar.
En contraste, los transformadores de potencia se conectan típicamente en configuración Y/Y con un punto neutro a tierra (para suministrar energía monofásica). Si se utilizan con equipos rectificadores, una falla a tierra podría causar daños severos al sistema rectificador. Además, los transformadores de potencia tienen una capacidad pobre para suprimir los armónicos de orden superior generados por las cargas rectificadoras.
2. Diferencia en las Aplicaciones
Un transformador específicamente diseñado para suministrar energía a un sistema rectificador se llama un transformador rectificador. En entornos industriales, la mayoría de los suministros de corriente continua se obtienen de redes de corriente alterna a través de equipos rectificadores compuestos por un transformador rectificador y una unidad rectificadora. En el mundo altamente modernizado de hoy, los transformadores rectificadores desempeñan un papel crítico—directa o indirectamente—en prácticamente todos los sectores industriales.
Los transformadores de potencia, por otro lado, se utilizan principalmente en sistemas de transmisión y distribución de energía, así como para iluminación general y cargas motorizadas (de potencia) en fábricas.
Las principales aplicaciones de los transformadores rectificadores incluyen:
- Industrias electroquímicas (por ejemplo, producción de aluminio o cloro);
- Sistemas de tracción que requieren corriente continua (por ejemplo, ferrocarriles);
- Corriente continua para accionamientos eléctricos;
- Suministro de corriente continua para la transmisión de corriente continua de alta tensión (HVDC);
- Corriente continua para electrochapado o electro-mecanizado;
- Sistemas de excitación para generadores;
- Sistemas de carga de baterías;
- Precipitadores electrostáticos.
3. Diferencia en el Voltaje de Salida
- Diferencia terminológica: Debido a su estrecha integración con el rectificador, el voltaje de salida de un transformador rectificador se denomina "voltaje del lado de válvulas", un término derivado de la propiedad de conducción unidireccional de los diodos (válvulas).
- Diferencia en el método de cálculo: Debido a que las cargas rectificadoras producen diversas formas de onda de corriente, el método para calcular la corriente de salida difiere significativamente del de los transformadores de potencia—y incluso varía entre diferentes tipos de circuitos rectificadores.
4. Diferencias en Diseño y Fabricación
Debido a sus roles operativos distintos, los transformadores rectificadores difieren considerablemente de los transformadores de potencia en diseño y fabricación:
- Para adaptarse a condiciones de operación duras, los transformadores rectificadores utilizan densidades de corriente y flujo magnético más bajas.
- Su impedancia suele diseñarse para ser ligeramente mayor.
- En el lado de las válvulas, algunos diseños requieren dos devanados separados—uno para la conducción hacia adelante y otro para la conducción inversa o frenado inverso. Durante el frenado, el convertidor opera en modo inversor.
- Si se requiere la supresión de armónicos, se instala un escudo electrostático con un terminal a tierra entre los devanados.
- Se emplean refuerzos estructurales—como placas de presión reforzadas, barras de apriete mejoradas y conductos de enfriamiento de aceite ampliados—para mejorar la capacidad de resistencia a cortocircuitos.
- El diseño térmico incorpora un margen de seguridad mayor en comparación con los transformadores de potencia para asegurar una disipación de calor confiable bajo condiciones de carga no sinusoidales.
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