Parámetros de rendimiento y su impacto en el costo

1.Impedancia de cortocircuito

La impedancia de cortocircuito afecta la regulación de voltaje y las pérdidas de potencia reactiva de los transformadores. Una impedancia de cortocircuito más alta mejora la regulación del voltaje, pero da como resultado una magnitud de corriente de cortocircuito mayor, lo que influye en la red eléctrica y el sistema. Para los transformadores de tipo carcasa, la presencia de amperios-vueltas del devanado permite cierta flexibilidad en la impedancia de cortocircuito sin cambios significativos en los costos.

2. Pérdidas de carga

 Las pérdidas de carga incluyen pérdidas de resistencia de CC, pérdidas por corrientes parásitas en los conductores, pérdidas de corriente circulante entre conductores paralelos y pérdidas parásitas en componentes estructurales.

(1) Pérdidas de resistencia de CC: aumentar el área de la sección transversal de los conductores para reducir las pérdidas de resistencia de CC aumenta el volumen del devanado y la longitud del conductor, lo que genera mayores costos de fabricación.

(2) Pérdidas por corrientes de Foucault en conductores: técnicas como la disposición en paralelo, la combinación o la transposición de conductores pueden reducir las pérdidas por corrientes de Foucault, pero pueden aumentar los costos de fabricación.

(3) Pérdidas de corriente circulante entre conductores paralelos: las medidas para reducir las pérdidas de corriente circulante entre conductores paralelos y las pérdidas parásitas en componentes estructurales podrían generar un aumento de los costos de fabricación.

(4) Pérdidas parásitas en componentes estructurales: las pérdidas parásitas, parte de las pérdidas totales en transformadores grandes, se pueden reducir de manera efectiva agregando blindaje magnético o blindaje electromagnético en la pared del tanque y las abrazaderas. El uso de materiales magnéticos de bajas pérdidas en componentes estructurales puede reducir aún más las pérdidas parásitas, pero estas medidas pueden conllevar mayores costos de fabricación.

3. Pérdidas sin carga

Las pérdidas sin carga de los transformadores consisten principalmente en pérdidas en el núcleo, que incluyen pérdidas por histéresis y pérdidas por corrientes parásitas. Para reducir las pérdidas sin carga, es necesario disminuir la densidad del flujo magnético, lo que puede resultar en un mayor uso de material magnético. Alternativamente, el uso de materiales magnéticos de alta permeabilidad y bajas pérdidas o materiales magnéticos más delgados también aumenta los costos de fabricación del transformador. Sin embargo, los materiales magnéticos excesivamente delgados podrían comprometer la planaridad de las láminas de acero al silicio, debilitando la resistencia mecánica del núcleo.

4. Nivel de sonido

Para garantizar que el nivel sonoro de los transformadores esté por debajo del valor estándar, los fabricantes pueden emplear métodos y medidas de diseño especiales. Estas pueden incluir la reducción de la densidad de flujo magnético seleccionada, el uso de métodos especiales de bobinado y apriete, la implementación de estructuras de reducción de vibraciones correspondientes y la elección de ventiladores silenciosos. Sin embargo, estas medidas contribuyen al aumento de los costes de fabricación. Por tanto, a la hora de optar por transformadores de bajo ruido se debe realizar un análisis económico. En ciertos casos, tomar medidas adecuadas, como instalar paredes de aislamiento en el lugar de instalación del transformador, puede ser una opción más rentable.

5. Relación entre la capacidad, el peso, el tamaño y el rendimiento del transformador

Bajo el mismo nivel de voltaje, impedancia de cortocircuito, forma estructural, principios de diseño, densidad de corriente del conductor y densidad de flujo magnético del núcleo, los transformadores de diferente capacidad exhiben las siguientes relaciones aproximadas:

(1) La capacidad del transformador es proporcional a la cuarta potencia de las dimensiones lineales.

(2) El peso material efectivo del transformador es proporcional a 3/4 de la potencia de la capacidad.

(3) El consumo efectivo de material por unidad de capacidad es proporcional a la potencia -1/4 de la capacidad.

(4)  Cuando la densidad de corriente del conductor y la densidad del flujo magnético del núcleo permanecen constantes, las pérdidas en el material efectivo son proporcionales a la potencia de 3/4 de la capacidad.

(5) Las pérdidas por unidad de capacidad del transformador son proporcionales a la potencia -1/4 de la capacidad.

(6) Los costos de fabricación del transformador son proporcionales a los 3/4 de potencia de la capacidad. Por lo tanto, en las mismas condiciones de carga, elegir un único transformador de gran capacidad es más económico que utilizar varios transformadores de pequeña capacidad.

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