Quin impacte té la relació de transformació en el sistema elèctric?

Què és la relació de transformació?

La relació de transformació d'un transformador fa referència a la relació de tensió entre el debanament d'alta tensió (AT) i el debanament de baixa tensió (BT). Concretament, representa la relació entre la tensió nominal del costat primari (normalment designat com a costat d'alta tensió o d'entrada) i la tensió nominal del costat secundari (generalment identificat com a costat de baixa tensió o de sortida).

Matemàticament, la relació de transformació (K) d'un transformador es pot expressar com:

K = Tensió nominal al costat d'alta tensió / Tensió nominal al costat de baixa tensió

Com es calcula la relació de transformació d'un transformador?

Hi ha diversos mètodes de càlcul per a la relació de transformació dels transformadors:

1. Càlcul de la relació de voltes mitjançant les voltes de la bobina primària a la secundària:

Fórmula:Relació del transformador = Espires de la bobina primària ÷ Espires de la bobina secundària

Exemple:Si un transformador té 1.000 espires a la bobina primària i 2.000 espires a la bobina secundària, la relació de transformació és d'1:2.

2. Càlcul de la relació de transformació mitjançant els voltatges d'entrada i sortida:

Fórmula:Relació de voltatge = Voltatge primari ÷ Voltatge secundari

Exemple:Si un transformador té una tensió primària de 220 V i una tensió secundària de 110 V, la relació de tensions és de 2:1.

3. Càlcul de la relació de transformació mitjançant la potència nominal del transformador:

Fórmula:Relació de transformació = signe d'arrel (capacitat nominal del transformador x tensió d'entrada) ÷ tensió de sortida

Exemple:Si un transformador té una potència nominal de 1.000 VA, una tensió d'entrada de 220 V i una tensió de sortida de 110 V, la relació de transformació és de 2:1.

4. Relació entre la relació de voltes i la relació de voltatge

La força electromotriu induïda (FEM) al debanament primari (costat d'entrada) i al debanament secundari (costat de sortida) d'un transformador és directament proporcional al nombre d'espires de cada debanament. Per tant, la relació entre la tensió d'entrada al costat primari i la tensió de sortida al costat secundari és igual a la relació d'espires.

L'impacte de la relació de transformació en el sistema elèctric

1. Estabilitat de voltatge

Els canvis en la relació de transformació afecten directament l'estabilitat de la tensió dels sistemes d'alimentació. En concret, un augment de la relació de transformació provoca un augment de la tensió, mentre que una disminució de la relació provoca una caiguda de la tensió. En operacions pràctiques, la magnitud de variació de la relació de transformació s'ha de regular amb precisió per garantir que l'estabilitat de la tensió del sistema es mantingui dins dels límits acceptables.

2. Capacitat de transferència d'energia

Els ajustaments de la relació del transformador també influeixen en la capacitat de transferència de potència del sistema. Una relació de transformació reduïda disminueix el corrent nominal del transformador, cosa que pot reduir la capacitat de càrrega. Alhora, la potència reactiva del sistema es veu afectada per les modificacions de la relació. En conseqüència, els impactes en la capacitat de transferència de potència s'han d'avaluar a fons durant els ajustaments de la relació.

3. Riscos de seguretat

Els transformadors en sistemes d'energia solen utilitzar nuclis laminats per a la construcció dels bobinatges. L'alteració de la relació de transformació requereix reajustar el flux magnètic total del nucli. Una execució tècnica incorrecta pot induir un sobreflux del nucli, creant riscos de seguretat com ara fallades d'aïllament o sobreescalfament de l'equip.

4. Impactes en escenaris operacionals especials

En escenaris específics (per exemple, proves i manteniment del sistema elèctric durant la construcció), pot ser necessari modificar la relació del transformador per optimitzar el rendiment del sistema. Tanmateix, aquests canvis exigeixen una avaluació rigorosa dels seus efectes sobre l'estabilitat general i la seguretat operativa del sistema elèctric.

La relació de transformació s'ha de seleccionar d'acord amb els nivells de tensió de la xarxa, els patrons de variació de càrrega i els requisits de funcionament econòmic. Com a paràmetre crític en el disseny, el funcionament i la protecció del sistema elèctric, la configuració racional de la relació del transformador afecta directament l'estabilitat de la tensió, l'optimització de l'eficiència energètica i la seguretat dels equips. Els ajustaments a la relació de transformació requereixen una consideració exhaustiva de la topologia de la xarxa, les característiques de la càrrega i les restriccions econòmiques de despatx per mitigar riscos potencials com ara els corrents circulants i el col·lapse de tensió.