ransformer Espaciador Estructura moldeada de una pieza para fijación y aislamiento de bobinas
Este espaciador de transformador está fabricado con una estructura moldeada de una sola pieza. No utiliza pegamento ni juntas. Hay diferentes tipos disponibles para diferentes diseños de transformadores. La parte principal del espaciador es el cuerpo de soporte. El cuerpo de soporte soporta la carga mecánica. La capa exterior es la capa aislante. La capa aislante impide el paso de la corriente eléctrica. Estas dos partes se combinan en una sola pieza. El espaciador está hecho para la instalación de la bobina del transformador. También se adapta al funcionamiento normal del transformador. El diseño no añade peso adicional ni ocupa espacio adicional dentro del transformador. La estructura de una sola pieza significa que no hay puntos débiles donde se unen dos piezas. Las juntas pueden fallar bajo tensión o calor. Sin juntas, el espaciador funciona igual en toda su longitud. Esto es importante para el uso a largo plazo. El espaciador está fabricado con materiales que resisten el calor y la electricidad. No absorbe la humedad del aire. La humedad puede reducir el rendimiento del aislamiento. El material se elige para su uso dentro de transformadores donde hay aceite o aire. El proceso de fabricación controla la forma y el espesor con precisión. Cada espaciador cumple con el mismo estándar de tamaño. Esto facilita la instalación para los trabajadores. No necesitan clasificar ni medir cada pieza. El espaciador se puede cortar a diferentes longitudes si es necesario. Algunos transformadores necesitan espaciadores más largos. Algunos necesitan unos más cortos.
El espaciador se coloca en tres lugares dentro del transformador. Va entre capas de bobinas. Va entre vueltas individuales de la misma capa. También va entre la bobina y el núcleo de hierro. El espaciador ayuda a fijar la bobina en su posición correcta. Evita que la bobina se deslice o se mueva durante el funcionamiento. La vibración del transformador no mueve la bobina. El espaciador mantiene la bobina apretada y segura. Esto aumenta la resistencia mecánica general de todo el conjunto de bobina. Una bobina segura significa menos problemas con el tiempo. Las bobinas están hechas de alambre de cobre o aluminio. El alambre se enrolla muchas veces alrededor de una forma. Sin espaciadores el cable puede moverse. El movimiento causa fricción. La fricción desgasta el aislamiento del cable. El aislamiento desgastado provoca pantalones cortos. El espaciador evita esto manteniendo cada capa y cada vuelta en su lugar. El espaciador también mantiene la distancia correcta entre piezas. Demasiada distancia desperdicia espacio dentro del transformador. Una distancia demasiado pequeña aumenta el riesgo de avería eléctrica. El espaciador proporciona la distancia adecuada en todo momento. En los grandes transformadores de potencia puede haber cientos de espaciadores. Cada uno hace el mismo trabajo. Están dispuestos en un patrón alrededor de la bobina. Algunos van verticalmente a lo largo de la altura de la bobina. Algunos van horizontalmente entre capas. La disposición es diseñada por el ingeniero del transformador. El espaciador funciona de la misma manera independientemente de la disposición. No importa si la bobina es redonda o rectangular. El espaciador se adapta a la forma de la bobina. El espaciador también se utiliza en bobinas de alto y bajo voltaje. Las exigencias mecánicas son similares para ambos. La demanda de aislamiento es mayor para las bobinas de alto voltaje. Pero el espaciador tiene su propia capa aislante. Esa capa proporciona suficiente aislamiento para la mayoría de los diseños de transformadores.
Un cortocircuito repentino crea fuertes fuerzas electromagnéticas dentro del transformador. Estas fuerzas intentan empujar o separar la bobina. El espaciador resiste estas fuerzas. El transformador también pasa por ciclos de calentamiento y enfriamiento. El funcionamiento en caliente y el apagado en frío ocurren muchas veces. Este cambio repetido puede provocar grietas en los materiales. El espaciador ayuda a prevenir el agrietamiento debido a estos cambios de temperatura. Esta función a menudo se compara con las barras de refuerzo de acero en el hormigón. El hormigón soporta compresión pero las barras de acero soportan tensión. De manera similar, la bobina realiza la función eléctrica pero el espaciador realiza la tensión mecánica. Esto mantiene la bobina estable cuando el transformador está bajo tensión. Las fuerzas de cortocircuito pueden ser muchas veces mayores que las fuerzas operativas normales. Un transformador debe sobrevivir a estas fuerzas sin sufrir daños permanentes. El espaciador es una de las piezas que hace esto posible. El material espaciador tiene una alta resistencia mecánica. No se dobla ni se rompe bajo cargas de cortocircuito. La estructura de una sola pieza ayuda con esto. No existen juntas pegadas que puedan separarse. El espaciador permanece en su lugar incluso cuando la bobina intenta moverse. Los cambios de temperatura también ejercen presión sobre los materiales. Un transformador se calienta cuando funciona. Se enfría cuando está apagado. Esto sucede todos los días en muchas instalaciones. Algunos materiales se expanden cuando están calientes y se encogen cuando están fríos. Diferentes materiales se expanden a diferentes velocidades. El espaciador se elige para que tenga una tasa de expansión similar a la de los materiales de la bobina. Esto reduce la tensión entre el espaciador y la bobina. Menos estrés significa menos posibilidades de que se produzcan grietas. Las grietas pueden crecer con el tiempo. Una pequeña grieta se convierte en una gran grieta después de muchos ciclos. El espaciador resiste esto al estar hecho de un material que no se agrieta fácilmente. También tiene una forma que distribuye el estrés de manera uniforme. Las esquinas afiladas concentran la tensión. El espaciador evita esquinas afiladas. En su lugar, se utilizan esquinas redondeadas. Este simple cambio hace que el espaciador dure mucho más.
El espaciador también proporciona aislamiento eléctrico entre diferentes partes de la bobina. Detiene un cortocircuito entre dos espiras que están una al lado de la otra. Detiene un cortocircuito entre dos capas diferentes de la bobina. Sin este aislamiento el transformador fallaría inmediatamente. El espaciador ayuda a mantener seguro el sistema de aislamiento del transformador. También hay un espacio entre la superficie espaciadora y la superficie de la bobina. Esta brecha no es un defecto. Es parte del diseño. Este hueco se convierte en un conducto de aire. El conducto de aire permite el paso del aire o del aceite refrigerante. En los transformadores de tipo seco el aire fluye a través del conducto. En los transformadores llenos de aceite, el aceite fluye a través del conducto. La superficie del espaciador es lisa pero no resbaladiza. El alambre de la bobina toca el espaciador en ciertos puntos. En esos puntos el espaciador proporciona soporte y aislamiento. Entre esos puntos hay espacio para el flujo de enfriamiento. El tamaño del espacio está controlado por la forma del espaciador y la estanqueidad de la bobina. Una brecha demasiado pequeña restringe el flujo. Un espacio demasiado grande desperdicia espacio. El diseño del espaciador encuentra el equilibrio adecuado. Se prueba la rigidez dieléctrica de la capa aislante del espaciador. Esta prueba mide cuánto voltaje puede soportar la capa antes de romperse. El resultado de la prueba debe cumplir con los estándares de la industria. El espaciador pasa siempre la misma prueba. Esto da confianza al fabricante del transformador. Saben que el espaciador no fallará en servicio. El espaciador también funciona con otros materiales aislantes del transformador. El aislamiento de papel se utiliza a menudo en el propio cable de la bobina. El espaciador trabaja junto con ese papel. No están compitiendo. Se están complementando. El papel aísla entre cables individuales. El espaciador aísla entre secciones más grandes. Este enfoque combinado es estándar en el diseño de transformadores.
El conducto de aire ayuda a eliminar el calor del serpentín. Las bobinas se calientan durante el funcionamiento normal. Demasiado calor daña los materiales aislantes con el tiempo. El conducto de aire aleja el calor. Una acumulación de calor más lenta significa un envejecimiento más lento de los materiales aislantes. Esto ayuda a que el transformador dure más. No es necesario que el transformador funcione a menor potencia para mantenerse fresco. El espaciador permite un funcionamiento estable del transformador a largo plazo. Lo hace de tres maneras. Mantiene la bobina en su lugar. Previene cortocircuitos eléctricos. Permite el flujo de enfriamiento. Estas tres funciones trabajan juntas en una parte simple. Es por eso que el espaciador se utiliza en la mayoría de los transformadores fabricados en la actualidad. El efecto de enfriamiento depende del número y tamaño de los conductos de aire. Más conductos significan más refrigeración. Pero más conductos también significan menos espacio para cables de cobre. El diseñador del transformador decide el número correcto. El espaciador permite crear estos conductos sin piezas extra. El propio espaciador es el formador del conducto. No se necesita ningún espaciador separado para enfriar. La misma parte que sostiene la bobina también crea la ruta de enfriamiento. Esto reduce el número total de piezas en el transformador. Menos piezas significan menor costo y mayor confiabilidad. El espaciador también se utiliza en la reparación de transformadores. Los transformadores viejos a veces necesitan espaciadores nuevos. Es posible que los espaciadores originales se hayan desgastado durante muchos años de uso. El reparador retira los espaciadores viejos y coloca otros nuevos. Los nuevos espaciadores se fabrican del mismo tamaño que los antiguos. Esto hace que la reparación sea sencilla. El transformador funciona como nuevo después de la reparación. El espaciador es una pieza sencilla pero que cumple una función importante. No es caro ni complicado. Pero sin él un transformador no puede funcionar correctamente. El espaciador a menudo se pasa por alto porque no es llamativo. Pero los ingenieros experimentados en transformadores conocen su valor. Especifican el espaciador adecuado para cada modelo de transformador. Comprueban la calidad del espaciador antes del montaje. Confían en que el espaciador funcionará durante veinte años o más. Ésa es la verdadera medida de una buena parte. No cómo se ve sino cuánto dura. El espaciador dura gracias a su estructura moldeada de una sola pieza. Porque su material resiste el calor y el estrés. Porque su forma crea conductos de refrigeración. Porque su superficie proporciona aislamiento. Todos estos se unen en una sola pieza. Ese es el espaciador del transformador.
Anhui Ruihua New Materials Co., Ltd.
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