Bobina redonda vs Bobina rectangular para Transformadores, Diferencias

Los transformadores de subestación cuentan con un núcleo redondo o rectangular y un conjunto de bobina. El núcleo de hierro y los devanados de un transformador están diseñados para transportar flujo magnético a través del transformador, y el núcleo generalmente se construye en forma redonda, rectangular u oblonga, aunque los núcleos oblongos son mucho menos comunes en los transformadores de cinta seca.

Las formas de núcleo redondas y rectangulares ofrecen ventajas únicas. Dado que la forma del núcleo determina el tipo de bobina que requiere el transformador, los núcleos redondos de hierro deben utilizar bobinas redondas, etc. Pero, ¿qué configuración de bobina es la mejor para los transformadores de tipo seco?

Principales diferencias entre bobinas redondas y rectangulares

En condiciones normales de funcionamiento, las bobinas redondas y rectangulares de los transformadores de tipo seco se comportan de forma casi idéntica. Pero en condiciones anormales, como en el caso de un cortocircuito, cada tipo responde de manera diferente.

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Las diferencias físicas entre bobinas redondas y rectangulares son sencillas. Las bobinas redondas tienen una forma circular que puede soportar fuerzas radiales mientras mantiene su forma circular. Las bobinas rectangulares (o cuadradas) tienen cuatro lados y bordes ligeramente redondeados, y generalmente son más baratas de fabricar. Es importante destacar que manejan las fuerzas radiales con menos eficacia que sus contrapartes circulares, y la mayoría de las veces pierden su forma rectangular durante un cortocircuito.

Otra diferencia entre bobinas rectangulares y redondas en transformadores de tipo seco es el espacio negativo dentro de sus configuraciones centrales. Si bien las configuraciones de núcleo circular tienen ligeros espacios de aire entre el acero portador de flujo magnético y los devanados, los núcleos rectangulares llenan este espacio por completo, lo que resulta en ineficiencias un poco menos.

A través de capacidades de falla

La diferencia más importante entre las bobinas redondas y rectangulares radica en su capacidad para responder a las fallas pasantes. Una falla pasante se refiere a un tipo de falla que ocurre fuera de la zona del transformador. Cuando los componentes aguas abajo no eliminan las fallas pasantes, el transformador se sobrecargará, incapaz de manejar la afluencia repentina de corrientes eléctricas que lo atraviesan.

En escenarios de fallas pasantes, los transformadores con bobinas redondas tienden a funcionar mucho mejor que aquellos con bobinas rectangulares. Esto se debe a la pérdida de forma de las bobinas rectangulares cuando se encuentran en situaciones de cortocircuito. Incluso si la bobina rectangular presenta dispositivos de restricción o “refuerzo” para ayudarla a mantener su forma, es probable que un cortocircuito produzca daños sustanciales.

¿Qué tipo es mejor en transformadores de tipo seco?

Desde una perspectiva de costo-beneficio, más barato no siempre es mejor. Si bien una bobina rectangular es más fácil y menos costosa de producir, las bobinas circulares ofrecen más beneficios cuando se trata de manejar incidentes de cortocircuito. Las bobinas redondas cuentan con protecciones contra fallas que reducen sustancialmente el potencial de daño debido a fallas pasantes y ocurrencias similares, y las bobinas redondas casi siempre obtienen mejores resultados debido a su absorción de tensión más uniforme.