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Arteche es una marca reconocida en todo el mundo por la alta calidad de sus transformadores para subestaciones eléctricas. Proporciona una amplia variedad de modelos para cubrir diversos requerimientos. Destacan los ejemplares diseñados para realizar mediciones. Es importante conocerlos bien si piensan adquirir un ejemplar y una forma de lograrlo es entender su anatomía. Haremos una disección de este maravilloso producto de Arteche en esta publicación, que esperamos les resulte útil.

¿En qué consisten?

Se trata de máquinas eléctricas diseñadas para tareas de medida y protección. Utilizan las propiedades electromagnéticas de los materiales ferromagnéticos y de las corrientes alternas para conseguir un reparto distinto en intensidad y tensión que de la energía que entra en ellos. Las corrientes eléctricas alternas producen flujos magnéticos alternos, que pueden inducir otras corrientes eléctricas alternas en materiales conductores que estén bajo su influencia.

Las corrientes alternas, que pasan por conductores arrollados, generan campos magnéticos altamente concentrados dentro de los arrollamientos. Los materiales ferromagnéticos pueden conducir los flujos magnéticos de forma óptima. Dicha cualidad es aprovechada en un transformador de medida para que el flujo magnético (generado dentro del núcleo ferromagnético por el arrollamiento primario) sea conducido.

Se induce una corriente eléctrica alterna cuando el flujo magnético pasa por el arrollamiento, que es similar a la primaria producida por el flujo magnético, aunque puede poseer distintas características de aquella si no son iguales los arrollamientos. Pueden entender los transformadores de medida como equipos que varían las características eléctricas que proporcionan a su entrada gas conseguir las características requeridas en su salida con mínimas pérdidas de energía. Se logra esto mediante el aprovechamiento de los fenómenos electromagnéticos.

Es importante que las partes de un ejemplar de medida se diseñen y construyan bajo estándares de calidad para lograr su finalidad. Si piensan utilizar un ejemplar para subestación, es importante conocerlas detalladamente. Para ello realizaremos una disección imaginaria que muestre los detalles de sus órganos principales: primario, secundario, núcleo y aislamiento.

Primario y secundario

Se trata de arrollamientos fabricados con materiales que destacan por ser buenos conductores. Los más usados para uso industrial son la plata y el cobre, aunque el último es más común por su bajo precio. Se utiliza particularmente el cobre recocido, debido a que es fácil de doblar, lo que facilita su manejo. El aluminio es buen conductor, además es asequible y barato; sin embargo, no supera las cualidades del cobre.

Para cumplir las funciones de los equipos compactos de medición, se requieren arrollamientos fabricados con excelentes materiales conductores, debido a su finalidad de transportar la corriente eléctrica con bajas pérdidas. Los bornes consisten en terminales de los arrollamientos que tendrán contacto con el entorno. Dichos bornes son de cobre en estado puro, aleaciones de cobre (latón o bronce), aluminio, entre otras composiciones de metal menos frecuentes.

Núcleo

Como mencionamos, un flujo magnético se genera con una corriente eléctrica. El flujo crea líneas cerradas a través del espacio, no obstante, circula con mayor facilidad en ciertos materiales que en otros. Aquellos donde fluye mejor son conocidos como ferromagnéticos (que implican hierro). Dicho flujo fluye mil veces mejor en el hierro que en el aire.

En los transformadores de medición se busca que el flujo magnético generado por el primario pase por el secundario para generar en el último una intensidad o tensión similar a la del primario. Los fabricantes facilitan el paso del flujo dentro del secundario, lo que permite atravesar el hierro del núcleo donde se dispone el secundario lo más cerradamente posible en su alrededor.

El flujo genera pérdidas al circular a través del núcleo. Consiste en la energía eléctrica consumida en el calentamiento y la magnetización del hierro. Lo crucial es reducir las pérdidas al mínimo, lo que se obtiene mediante las siguientes vías:

  • Tratamiento térmico de las chapas. Un ejemplo es la laminación en frío y posterior recocido.
  • Uso de materiales ferromagnéticos adecuados a las características pretendidas, como chapas de grano orientado, hierro con ¾ partes de níquel, entre otros.
  • Eliminación de discontinuidades y entrehierros al manufacturar y montar el núcleo, como pernos y similares.
  • Uso de chapas apiladas, sumamente finas y aisladas eléctricamente para neutralizar las corrientes eléctricas inducidas por el flujo magnético sobre el núcleo, debido a que el último se fabrica con materiales conductores.

Las dimensiones del núcleo serán distintas según el número de potencia eléctrica que, por vía electromagnética, transmite de primario a secundario. Si la potencia eléctrica es mayor, también lo será el flujo magnético y la cantidad de hierro que el flujo usará como vía. Como cualquier vía, el núcleo brinda un valor de ocupación óptimo. El núcleo estará infrautilizado si es pequeño el valor del flujo y estará saturado si dicho valor es muy grande.

La saturación del núcleo está determinada por la cantidad de ampervueltas establecida y por la sección del hierro ofrecido al paso del flujo magnético. Las ampervueltas consisten en el número de amperios que circulan a través de los arrollamientos y la cantidad de espiras que componen a los últimos. Cabe agregar que dichas ampervueltas permanecen constantes en el primario y secundario y son imagen de la magnitud del flujo generado.

Aislamiento

Al igual que otros transformadores, es importante aislar los circuitos en los ejemplares de medida. En cada arrollamiento primario y secundario se deben aislar las espiras para el atravesamiento ordenado de la corriente y evitar el atravesamiento simultáneo. Al comprar hilos de cobre recubiertos continuamente con esmalte aislante, se posee ya un primer aislamiento entre espiras que posteriormente se refuerza con capas de papel. Si los hilos no estuvieran aislados, debe procederse a su aislamiento.

El papel impregnado con aceite o gas SF6 actúa mejor que el papel solo. Se utiliza también un papel impregnado hasta media tensión o a resina para aislar los arrollamientos. Tal aislamiento se proporciona al núcleo respecto a cada arrollamiento. Para aislar el ambiente del aparato, se usan silicona, porcelana o resina cicloalifática en los de operaciones externas. En el caso del servicio interior, se usa resina epóxica.

Se consigna también el aislamiento procurado entre cada chapa que conforma el núcleo. En este caso, se trata de impedir que el núcleo, compuesto de un material con excelente conductividad para el flujo magnético (propiedad deseada) y que es el mediano conductor de la corriente eléctrica (propiedad indeseada) funcione como si fuese un secundario. El aislamiento de las chapas entre sí interrumpe las corrientes eléctricas generadas por el flujo magnético, lo que las mantiene pequeñas (pérdidas de Foucault).

El aislamiento es proporcionado por el fabricante de las chapas mediante un revestimiento aislante y superficial. Tanto la calidad como la forma del aislamiento dependen de varios factores, aunque el más importante es el valor de la tensión entre los dos extremos a aislar. En este punto conviene considerar que no es lineal la relación entre la tensión aplicada y el espesor de aislante. Por tal motivo, no se cumple que a doble tensión aplicada doble espesor de aislante a, sino que habrá que atenerse a lo que corresponde en cada caso a la naturaleza del dieléctrico.

Si requieren un transformador de medición Arteche, comuníquense al (81) 8365 0229, (81) 8357 4493 o completen el formulario que encontrarán en la sección de contacto de nuestro sitio web.

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