En disposición concéntrica, ¿cómo se explica la distribución del flujo de fuga en los devanados y las fuerzas electromagnéticas resultantes?

Para una disposición concéntrica de doble devanado, el flujo de fuga es generalmente menor que en una disposición concéntrica única, y se reduce aún más en disposiciones concéntricas de múltiples devanados. Tomemos el ejemplo de una disposición concéntrica simple de doble devanado para ilustrar cómo se distribuye el flujo de fuga.

En una configuración de doble bobinado, las direcciones actuales son opuestas. Suponiendo que la corriente del devanado de bajo voltaje fluye hacia afuera (representada por ⊙) y la corriente del devanado de alto voltaje fluye hacia adentro (representada por ×), de acuerdo con la regla de la mano derecha, el flujo de fuga entre ellos (representado por líneas discontinuas) debe ir hacia arriba.

Por conveniencia, el flujo de fuga se puede dividir en dos componentes: flujo de fuga axial (vertical) y flujo de fuga radial (horizontal). El flujo de fuga axial es vertical, mientras que el flujo de fuga radial resulta de la dispersión hacia afuera del flujo de fuga en el extremo superior del devanado y la convergencia hacia adentro en el extremo inferior, generando una componente horizontal. Según la regla de la mano izquierda, el flujo de fuga axial genera fuerzas electromagnéticas radiales y el flujo de fuga radial genera fuerzas electromagnéticas axiales.

El flujo de fuga axial provoca una tensión radial hacia afuera en el devanado exterior de alto voltaje, lo que requiere un aumento en el diámetro del devanado de alto voltaje. En dirección circunferencial sufre una tensión de tracción y los conductores del devanado deben resistir esta fuerza. Por el contrario, el flujo de fuga axial provoca una presión radial hacia adentro en el devanado interno de bajo voltaje, comprimiendo la dirección circunferencial. Durante el diseño y la fabricación, se deben tomar precauciones para evitar la inestabilidad y la deformación en este devanado.

El flujo de fuga radial induce que los devanados de alto y bajo voltaje experimenten presiones axiales hacia adentro. Esta fuerza actúa como una fuerza de compresión sobre el devanado y los conductores en ambos extremos soportan la fuerza máxima. La fuerza de compresión sobre los espaciadores es la fuerza resultante de las fuerzas que actúan sobre los conductores, haciendo que esta fuerza sea máxima en el medio del devanado. La tensión generada por estas fuerzas en los conductores y espaciadores debe limitarse a un rango aceptable. Para espaciadores hechos de cartón laminado bañado en aceite, la tensión de compresión permitida debe ser inferior a 39.2 MPa.

Además, debido a las variaciones en la altura del devanado, el desequilibrio en las vueltas y la eliminación de segmentos de derivación, las presiones y tensiones axiales generadas son similares a las de una disposición entrelazada.

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