¿Alguna vez te has preguntado cómo se generan los altos voltajes de corriente alterna? El método de transformador en cascada es una técnica fascinante que permite amplificar el voltaje de manera eficiente y segura. En este artículo, exploraremos en detalle este método sorprendente y veremos cómo se utiliza para generar altos voltajes de CA. ¡Prepárate para experimentar el fascinante mundo del transformador en cascada y descubrir su papel crucial en la generación de electricidad de alto voltaje!
El transformador en cascada se utiliza para la generación de alta tensión CA. Se requiere alto voltaje de CA para probar equipos eléctricos como transformadores, cables, interruptores, capacitores y aisladores.
El transformador en cascada funciona como un transformador elevador. El número de transformadores está conectado en la disposición en cascada para obtener el alto voltaje. Ahora, surge una pregunta, cuando es posible obtener el alto voltaje con un solo transformador, ¿por qué usar varios transformadores en una conexión en cascada para obtener el alto voltaje? Suponga que desea obtener el voltaje de 400 kV de 230 voltios, luego, al elegir un transformador con una relación de giro de 1: 1880, puede obtener el voltaje deseado. Sin embargo, en este caso, el aislamiento requerido para el transformador será muy alto, lo que hará que el transformador sea más costoso y pesado. El costo del aislamiento es cuadrados del voltaje.
El concepto de generación de alta tensión con un solo transformador está bien técnicamente, pero no es económico, y además hace que el grupo electrógeno de alta tensión sea muy voluminoso. Por lo tanto, el método del transformador en cascada para generar alto voltaje de CA es el mejor método.
Si utilizamos los transformadores en el método de cascada, el requisito de aislamiento será menor. Esto hace que el transformador sea barato. Además, la unidad de transformador en cascada se vuelve liviana, lo que facilita el montaje y el transporte. Para probar equipos eléctricos, requerimos alto voltaje y baja corriente. El transformador en cascada es el más adecuado para aplicaciones de prueba de equipos eléctricos.
Los transformadores en cascada se utilizan principalmente para pruebas de alto voltaje de corta duración en equipos eléctricos. El requisito de corriente típico para estas pruebas es el siguiente.
| Equipo eléctrico | Requisitos actuales (amperios) |
| Aisladores, Disyuntores y bushings | 0,1 -0,5 A |
| Transformador | 0,5-1,0 A |
| cabos | 1 A y superior |
Ahora, analicemos el funcionamiento de un transformador en cascada.
Funcionamiento del transformador en cascada
El circuito anterior muestra la conexión en cascada de tres transformadores. La línea discontinua muestra el conjunto de transformadores en cascada. El tanque del transformador y el núcleo del transformador de primera etapa están conectados a tierra. El tanque del transformador de segunda y tercera etapa no está puesto a tierra. y se proporciona un aislamiento adecuado entre el transformador de segunda y tercera etapa.
El bajo voltaje Sea V1 se alimenta al primario del transformador de primera etapa. El transformador de primera etapa aumenta el voltaje primario de acuerdo con la relación de giro del transformador. El voltaje secundario de la primera etapa del transformador es V2. Por lo tanto, obtenemos el voltaje V2 entre el terminal del secundario del transformador de primera etapa y tierra.
El secundario del devanado terciario está conectado al devanado primario del transformador de siguiente etapa en la conexión en serie. El primario del transformador de segunda etapa recibe el mismo voltaje que recibe el primario de primera etapa, por lo tanto el voltaje secundario del transformador de segunda etapa será igual a V2. Por lo tanto, obtenemos el voltaje V2+V2= 2 V2 entre el terminal del secundario del transformador de segunda etapa y tierra.
Además, el primario del transformador de tercera etapa recibe el mismo voltaje que el primario de los transformadores de primera y segunda etapa. Así, el primario del transformador de tercera etapa recibe la misma tensión que la primera etapa y el primario de la etapa secundaria recibe, por lo tanto la tensión secundaria del transformador de tercera etapa será igual a V2. Por lo tanto, obtenemos el voltaje V2+V2 +V2= 3V2 entre el terminal del secundario del transformador de tercera etapa y tierra.
Cabe señalar que el transformador de última etapa tiene dos devanados y el transformador anterior a la última etapa tiene transformadores de tres o tres devanados. Si hay cuatro etapas, entonces los transformadores de las primeras tres etapas tienen tres devanados y el transformador de la última etapa tiene dos devanados.
Los tanques de los transformadores de segunda y tercera etapa están a potencial V2 y 2V2, respectivamente, por encima de la tierra, por lo que necesitan un aislamiento adecuado. Los cables de conexión del devanado terciario y el devanado de alto voltaje se conectan al transformador de la siguiente etapa a través de casquillos.
Sin embargo, si usamos un devanado de alto voltaje de tipo potencial de punto medio, entonces el potencial en el tanque será de 0.5V21,5 V2, y 2,5 V2 respectivamente para tres etapas, lo que lleva a una construcción más económica porque ahora el requisito de aislamiento de alto voltaje es para V2/2 potencial del tanque.
Carga en transformador en cascada
La potencia aparente total VA del transformador en cascada que se muestra en la imagen de arriba es de 3 V2 Yo = 3P. Cada devanado secundario del transformador conduce una corriente I=P/V2. La carga en el devanado de cada transformador se muestra con la letra P en la figura. La carga en el primario del transformador de tercera etapa es P. La carga en el primario del transformador de segunda y tercera etapa es 2P y 3P respectivamente. Por lo tanto, el primario del transformador de primera etapa tiene carga máxima. Por lo tanto, al diseñar un transformador se debe considerar el factor de carga.
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