Materiales Usados en Transformadores RTE.

foto de RTE

Conductores eléctricos.

Los materiales usados como conductores en los Transformadores RTE, al igual que los usados en otras máquinas eléctricas, deben ser de alta conductividad, ya que con ellos se fabrican las bobinas. Los requisitos fundamentales que deben cumplir los materiales conductores, son los siguientes:

  1. La más alta conductividad posible.
  2. El menor coeficiente posible de temperatura por resistencia eléctrica.
  3. Una adecuada resistencia mecánica.
  4. Deben ser dúctiles y maleables.
  5. Deben ser fácilmente soldables.
  6. Tener una adecuada resistencia a la corrosión.

La resistividad o resistencia específica, a la tensión disruptiva, la permitividad y la histéresis dieléctrica en adición a las propiedades dieléctricas se deben considerar también las propiedades mecánicas y su capacidad para soportar la acción de agentes químicos, el calor y otros elementos presentes durante su operación.

La temperatura y los materiales aislantes.

Uno de los factores que más afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de operación de las máquinas eléctricas, esta temperatura está producida principalmente por las pérdidas y en el caso específico de los transformadores, durante su operación, estas pérdidas están localizadas en los siguientes elementos principales:

El núcleo o circuito magnético, aquí las pérdidas son producidas por el efecto de histéresis y las corrientes circulantes en las laminaciones, estas, son dependientes de la inducción, es decir, que aquí influye el voltaje de operación.

Los devanados, aquí las pérdidas se deben principalmente al efecto joule y en menos medida por corrientes de Foucault, estas pérdidas en los devanados son dependientes de la carga en el transformador.

Se presentan también pérdidas en las uniones o conexiones que se conocen también como “puntos calientes” así como en los cambiadores de derivaciones.

Todas estas pérdidas producen calentamiento en los transformadores, y se debe eliminar este calentamiento a valores que no resultan peligrosos para los aislamientos, por medio de la aplicación de distintos medios de enfriamiento.

Con el propósito de mantener en forma confiable y satisfactoria la operación de Los transformadores, el calentamiento de cada una de sus partes, se debe controlar dentro de ciertos límites previamente definidos. Las pérdidas en un transformador son importantes no tanto porque constituyan una fuente de ineficiencia, sino porque pueden representar una fuente importante de elevación de temperatura para los devanados, esta elevación de temperatura puede producir efectos en los aislamientos de los propios devanados, o bien en los aislamientos entre devanados y el núcleo, por esta razón, es siempre importante que todos los aislamientos entre devanados y el núcleo, se mantengan dentro de los límites de temperatura que garanticen su correcta operación, sin perder su efectividad.
Como la elevación en la temperatura depende también de la carga en las máquinas dentro de sus límites de carga o “cargabilidad” establecidos, para así respetar los límites de temperatura de sus aislamientos.

En su régimen nominal de operación, un transformador tiene estrechamente, ligado su voltaje y potencia a los límites impuestos por los aislamientos usados y en menor grado por las pérdidas por efecto joule.

Clasificación de los materiales aislantes.

La clasificación de los materiales aislantes para máquinas eléctricas con relación a su estabilidad terminal, cubre básicamente siete clases de materiales aislantes que se usan por lo general y que son los siguientes:

Clase Y.
Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales, tales como algodón, seda y papel sin impregnar.

Clase A.
Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como el algodón, sed ya papel con alguna impregnación o recubrimiento o cuando se sumergen en dieléctricos líquidos tales como aceite. Otros materiales o combinación de materiales que caigan dentro de estos límites de temperatura, pueden caer dentro de esta categoría.

Clase E.
Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales que por experiencia o por pruebas, pueden operar a temperaturas hasta de 5°C, sobre la temperatura de los aislamientos Clase A.

Clase B.
Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como fibra de vidrio, asbestos, etc. con algunas substancias aglutinantes, puede haber otros materiales inorgánicos.

Clase F.
Este aislamiento consiste en materiales o combinaciones de materiales tales como mica, fibra de vidrio, asbesto, etc., con sustancias aglutinables, así como otros materiales o combinaciones de materiales no necesariamente inorgánicos.

Clase H.
Este aislamiento consiste de materiales tales como el silicón, elastómetros y combinaciones de materiales tales como la mica, la fibra de vidrio, asbestos, etc., con sustancias aglutinables como son las resinas y silicones apropiados.

Clase C.
Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como la mica, la porcelana, vidrio, cuarzo con o sin aglutinantes.

Métodos de enfriamiento de transformadores de potencia.

El calor producido por las pérdidas en los transformadores afecta la vida de los aislamientos, por esta razón es importante que este calor producido se disipe de manera que se mantenga dentro de los límites tolerables por los distintos tipos de aislamiento.

La transmisión del calor tiene las etapas siguientes en los transformadores:

* Conducción a través del núcleo, bobinas y demás elementos hasta la superficie.
* Transmisión por convección en el caso de los transformadores secos.
* Para los transformadores en aceite, el calor se transmite por convección a través de este dieléctrico.

Los límites de calentamiento para los transformadores se dan a continuación:
a) Circuito magnéticos y otras partes.

b) Sin estar en contacto con los devanados

a) Los mismos valores que para los devanados.

b) Valores similares a las partes aislantes susceptibles de entrar en contacto con los devanados.

Líquidos refrigerantes y aislantes.

El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire o bien líquido.

La transmisión del calor se hace por un medio, dependiendo de los siguientes factores:

  1. La masa volumétrica.
  2. El coeficiente de dilatación térmica.
  3. La viscosidad.
  4. El calor específico
  5. La conductividad térmica.

En condiciones idénticas, el aceite es mejor conductor térmico que el aire, es decir resulta más eficiente para la disipación del calor.

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