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Cambiador de tomas
Las tomas de un transformador son un conjunto de puntos de conexión a lo largo de un devanado, lo que permite seleccionar el número de espiras de éste. Así, se consigue un transformador con el número de espiras variable, permitiendo la regulación de voltaje en el devanado secundario. La selección de la toma en uso se hace por medio de un mecanismo cambiador de tomas.
Usualmente, las tomas son hechas en el devanado de alto voltaje, o baja corriente, del transformador para minimizar los requerimientos de los contactos en el manejo de niveles de corriente. Para minimizar el número de espiras y el tamaño del transformador se puede utilizar el devanado reverso (que es una porción del devanado principal pero enrollado en su dirección opuesta). Los requerimientos de aislamiento ubican a las tomas en el devanado de bajo voltaje. Es decir, cerca al punto de estrella en un devanado conectado en estrella, en el centro si se trata de uno conectado en delta, o entre los devanados serie y común en un autotransformador.
Contenido
Diseños sin voltaje
Para bajo voltaje, las tomas en los transformadores pueden tener la forma de una conexión de terminal, y requieren que se desconecte manualmente una punta energizada para ser conectada en la nueva terminal. Este procedimiento se puede llevar a cabo por medio de un interruptor conmutable.
Como cada toma está a un nivel de voltaje diferente, ambos procedimientos (conexión – desconexión) no pueden hacerse simultáneamente, pues se cortocircuitaría un número de espiras del devanado variable, permitiendo corrientes excesivas. Lo anterior demanda que el sistema se desenergice para modificar su configuración. Éste diseño es utilizado también en transformadores de alto voltaje, pero es aplicable sólo en instalaciones en las que se tolere la interrupción del suministro eléctrico.
Diseños con voltaje
Como la interrupción de suministro usualmente es inaceptable, los transformadores comúnmente vienen equipados con un mecanismo más complejo y costoso que permite hacer los cambios en caliente. Existen dos clasificaciones de éstos: mecánico o electrónico; el segundo a su vez se divide en asistido o de estado sólido.
Mecánicos
La nueva conexión se establece antes de desconectar la antigua, pero se evitan altas corrientes conectando una gran impedancia (resistiva o inductiva) en serie con las espiras cortocircuitadas antes de hacer la nueva conexión. Esta técnica supera los problemas de circuito abierto o corto circuito en las tomas, aunque el cambio debe ser hecho rápidamente para evitar el sobrecalentamiento del conmutador. Un motor de baja potencia usualmente contrae unos grandes resortes y luego los libera para efectuar la operación de cambio de toma. Para anular los arcos eléctricos en las tomas, el cambiador es llenado con aceite de transformador. Para evitar la contaminación del aceite del transformador, la operación normalmente toma lugar en un compartimento diferente al del tanque.
Electrónicos
Asistidos por Tiristor
Los tiristores toman la corriente en caliente mientras que los contactos principales cambian de toma. Esto previene los arcos eléctricos en los contactos principales y aumenta la vida útil entre servicios de mantenimiento. Su desventaja es que esta tecnología es más compleja y requiere un suministro de baja potencia para la circuitería del tiristor; también puede ser más costosa.
De estado sólido (tiristor)
Los tiristores interrumpen e interconectan la corriente en estado estable. Su desventaja es que todos los tiristores conectados a los tomas no seleccionados, que no están conduciendo, continúan disipando potencia debido a su corriente de fuga. Esta potencia se agrega a las pérdidas del transformador. Por esta razón, esta tecnología es utilizada sólo en transformadores de poca potencia.
Véase también
- Tiristor
- Transformador
- Voltaje
- Cortocircuito
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