¿Qué es la relación de transformación? ？

La relación de transformación de un transformador se refiere a la relación de voltaje entre el devanado de alta tensión (AT) y el devanado de baja tensión (BT). Específicamente, representa la relación entre el voltaje nominal en el lado primario (generalmente designado como el lado de alta tensión o de entrada) y el voltaje nominal en el lado secundario (generalmente identificado como el lado de baja tensión o de salida).

Matemáticamente, la relación de transformación (K) de un transformador se puede expresar como:

K = Voltaje Nominal en el lado de Alta Tensión / Voltaje Nominal en el lado de Baja Tensión

¿Cómo calcular la relación de transformación de un transformador?

Existen varios métodos de cálculo para la relación de transformación de los transformadores:

1. Cálculo de la Relación de Espiras mediante las Espiras de los Devanados Primario y Secundario:

Fórmula: Relación del Transformador = Espiras del Devanado Primario ÷ Espiras del Devanado Secundario

Ejemplo: Si un transformador tiene 1,000 espiras en su devanado primario y 2,000 espiras en su devanado secundario, la relación del transformador es 1:2.

2. Cálculo de la Relación de Transformación mediante los Voltajes de Entrada y Salida:

Fórmula: Relación de Voltaje = Voltaje Primario ÷ Voltaje Secundario

Ejemplo: Si un transformador tiene un voltaje primario de 220V y un voltaje secundario de 110V, la relación de voltaje es 2:1.

3. Cálculo de la Relación de Transformación mediante la Potencia Nominal del Transformador:

Fórmula: Relación de transformación = raíz cuadrada (capacidad nominal del transformador × voltaje de entrada) ÷ voltaje de salida

Ejemplo: Si un transformador tiene una potencia nominal de 1000 VA, un voltaje de entrada de 220 V y un voltaje de salida de 110 V, la relación de transformación es 2:1.

4. Relación entre la relación de vueltas y la relación de voltaje

La fuerza electromotriz (FEM) inducida en el devanado primario (lado de entrada) y el devanado secundario (lado de salida) de un transformador es directamente proporcional al número de vueltas en cada devanado. Por lo tanto, la relación del voltaje de entrada en el lado primario al voltaje de salida en el lado secundario es igual a la relación de vueltas.

El impacto de la relación del transformador en el sistema de energía

1. Estabilidad de voltaje

Los cambios en la relación del transformador afectan directamente la estabilidad de voltaje de los sistemas de energía. Específicamente, un aumento en la relación de transformación conduce a un aumento de voltaje, mientras que una disminución en la relación causa una caída de voltaje. En operaciones prácticas, la magnitud de variación de la relación de transformación debe regularse con precisión para garantizar que la estabilidad del voltaje del sistema permanezca dentro de límites aceptables.

2. Capacidad de transferencia de potencia

Los ajustes en la relación del transformador también influyen en la capacidad de transferencia de potencia del sistema. Una relación de transformación reducida disminuye la corriente nominal del transformador, lo que puede reducir la capacidad de carga. Simultáneamente, la potencia reactiva en el sistema se ve afectada por las modificaciones en la relación. En consecuencia, los impactos en la capacidad de transferencia de potencia deben evaluarse exhaustivamente durante los ajustes de la relación.

3. Riesgos de seguridad

Los transformadores en sistemas de energía suelen emplear núcleos laminados para la construcción de devanados. Alterar la relación de transformación requiere reajustar el flujo magnético total del núcleo. Una ejecución técnica inadecuada puede inducir una sobresaturación del núcleo, creando riesgos de seguridad como fallos de aislamiento o sobrecalentamiento del equipo.

4. Impactos en escenarios operativos especiales

En escenarios específicos (por ejemplo, pruebas y mantenimiento del sistema de energía durante la construcción), puede ser necesario modificar la relación del transformador para optimizar el rendimiento del sistema. Sin embargo, tales cambios exigen una evaluación rigurosa de sus efectos en la estabilidad general del sistema de energía y la seguridad operativa.

La relación de transformación debe seleccionarse de acuerdo con los niveles de voltaje de la red, los patrones de variación de carga y los requisitos de operación económica. Como parámetro crítico en el diseño, operación y protección del sistema de energía, la configuración racional de la relación del transformador impacta directamente en la estabilidad del voltaje, la optimización de la eficiencia energética y la seguridad del equipo. Los ajustes a la relación de transformación requieren una consideración integral de la topología de la red, las características de carga y las restricciones de despacho económico para mitigar riesgos potenciales como corrientes circulantes y colapso de voltaje.