Los transformadores son componentes fundamentales en los sistemas de energía eléctrica, responsables de aumentar o disminuir los niveles de voltaje para una transmisión y distribución de energía eficientes. Remojar un transformador, generalmente en un fluido especial como el aceite de transformador, cumple múltiples propósitos cruciales que son esenciales para su correcto funcionamiento y confiabilidad a largo plazo.

Mejora del rendimiento del aislamiento

Aumento de la rigidez dieléctrica

Una de las razones principales para remojar un transformador es mejorar sus capacidades de aislamiento. El aceite de transformador, que es un medio de remojo común, tiene una alta rigidez dieléctrica. Cuando los devanados y el núcleo del transformador se sumergen en este aceite, proporciona una capa adicional de aislamiento entre las partes conductoras. Por ejemplo, en transformadores de alto voltaje, la diferencia de potencial entre los devanados primario y secundario puede ser extremadamente alta. Sin el aislamiento adecuado, podría producirse un arco eléctrico, lo que provocaría cortocircuitos y daños significativos en el transformador. El aceite de transformador, con su rigidez dieléctrica a menudo en el rango de 60 - 70 kV / mm para aceite mineral, evita eficazmente el flujo de corriente eléctrica a través de caminos no deseados. Rellena los huecos y huecos entre los devanados, creando una barrera aislante continua y eficaz.

Exclusión de humedad y contaminantes

El remojo también ayuda a excluir la humedad y los contaminantes de los componentes internos del transformador. La humedad puede ser muy perjudicial para el rendimiento de un transformador, ya que reduce la rigidez dieléctrica de los materiales aislantes. Al estar sumergidos en aceite, los devanados y otras partes están protegidos del entorno externo, lo que minimiza el riesgo de entrada de humedad. Además, el aceite puede actuar como una barrera contra el polvo, la suciedad y otras partículas contaminantes. Estos contaminantes, si se permiten acumularse en los devanados, podrían causar averías eléctricas o corrosión con el tiempo. La capacidad del aceite para mantener los componentes internos limpios y secos contribuye significativamente a mantener la integridad del aislamiento del transformador.

Mejora de la disipación de calor

Medio de transferencia de calor eficiente

Los transformadores generan calor durante el funcionamiento debido a las pérdidas resistivas en los devanados (pérdidas I²R) y las pérdidas del núcleo (histéresis y pérdidas por corrientes de Foucault). Remojar el transformador en aceite proporciona una forma eficiente de disipar este calor. El aceite de transformador tiene buena conductividad térmica, lo que le permite absorber calor de los puntos calientes dentro del transformador, como los devanados y el núcleo. A medida que el aceite se calienta, circula naturalmente a través del transformador. Esta circulación se puede mejorar mediante el diseño del transformador, que puede incluir canales o deflectores para dirigir el flujo del aceite. Luego, el aceite calentado se mueve a las partes más frías del transformador, a menudo pasando a través de radiadores o aletas de enfriamiento. Aquí, el calor se transfiere al aire circundante y el aceite enfriado regresa al transformador para repetir el ciclo. Este proceso continuo de transferencia de calor ayuda a mantener la temperatura del transformador dentro de un rango aceptable, evitando el sobrecalentamiento y el daño posterior al aislamiento y otros componentes.

Expansión térmica y enfriamiento

Otro aspecto relacionado con la disipación de calor es la expansión térmica del aceite. Cuando el transformador se calienta, el aceite se expande. Esta expansión es un proceso natural que ayuda en la circulación del aceite. A medida que el aceite se expande, crea una diferencia de presión dentro del transformador, lo que impulsa aún más el flujo del aceite. Cuando el transformador se enfría, el aceite se contrae y el ciclo continúa. Este mecanismo de autorregulación basado en la expansión y contracción térmica del aceite contribuye a la eficiencia general del proceso de disipación de calor en el transformador.

Prevención de la oxidación interna

Barrera de oxígeno

Remojar el transformador en aceite también sirve como protección contra la oxidación interna. El oxígeno en el aire puede reaccionar con los componentes metálicos del transformador, como los devanados y el núcleo, lo que provoca oxidación y corrosión. El aceite actúa como una barrera física, evitando que el oxígeno llegue a estos componentes. Sin esta barrera, el proceso de oxidación podría debilitar gradualmente la integridad estructural del transformador y también afectar su rendimiento eléctrico. Por ejemplo, los devanados oxidados pueden tener una mayor resistencia, lo que provoca mayores pérdidas de energía y una menor eficiencia. Al excluir el oxígeno, el aceite ayuda a mantener la confiabilidad y el rendimiento a largo plazo del transformador.

Propiedades antioxidantes de algunos aceites

Además de actuar como una barrera física, algunos tipos de aceites de transformadores, especialmente aquellos con aditivos, tienen propiedades antioxidantes. Estos antioxidantes pueden reaccionar con cualquier molécula de oxígeno que pueda haber entrado en el sistema, neutralizándolas y evitando que causen oxidación. Esta protección adicional mejora aún más la capacidad del proceso de remojo de aceite para salvaguardar el transformador contra la oxidación interna.

En conclusión, remojar un transformador en un fluido adecuado como el aceite de transformador es una práctica multifacética que ofrece ventajas significativas en términos de aislamiento, disipación de calor y protección contra la oxidación. Estos beneficios son cruciales para garantizar el funcionamiento fiable y eficiente de los transformadores, que son la columna vertebral de la infraestructura de energía eléctrica.