Física de pérdidas con carga (Pk): Efecto pelicular, corrientes de Foucault y conductores transpuestos (CTC)

Cálculo de pérdidas por efecto Joule I²R, corrientes parásitas de dispersión en devanados según fórmulas de Rogowski, ventaja de conductores transpuestos (CTC)

1. Estructura de pérdida de carga según IEC 60076-1

La pérdida de carga total (Pk) a la corriente nominal consta de pérdidas de resistencia óhmica y pérdidas parásitas DC:

Pk = Pdc + Pstray = I2 Rdc + Pwe + Pws

Desglose de componentes de pérdida:

  • Pdc: Pérdida de resistencia de corriente continua I2 R en conductores de cobre o aluminio.
  • Pwe: Pérdidas por corrientes parásitas en el interior de los conductores del devanado provocadas por campos magnéticos de fuga transversal.
  • Pws: Pérdidas perdidas en componentes estructurales (vigas de sujeción, tirantes, marcos centrales y paredes del tanque).

2. Formulación matemática de las pérdidas por corrientes de Foucault en los devanados

Para un conductor de espesor h perpendicular a la densidad de flujo de fuga By:

Pwe ≈ (m · ω2 · By2 · h2) / (24 · ρ) [W]

Debido a que Pwe es proporcional a h2, reemplazar conductores sólidos individuales con Conductores continuamente transpuestos (CTC) divididos en hilos esmaltados aislados individualmente reduce las pérdidas por remolinos en el devanado hasta 80%.

3. Corrección de temperatura de referencia según IEC 60076-1

Las pérdidas medidas a la temperatura de prueba Ttest se convierten a la temperatura de referencia Tref (75°C para inmersión en líquido, 120°C / 145°C para clase F/H de tipo seco):

Pk(Tref) = Pdc(Ttest) · (235 + Tref) / (235 + Ttest) + Pstray(Ttest) · (235 + Ttest) / (235 + Tref) [for Copper]

4. Directrices prácticas de ingeniería

  • Para transformadores de potencia grandes (>10 MVA), las placas de blindaje magnéticas de cobre o aluminio a lo largo del perímetro interno del tanque suprimen las concentraciones de flujo parásito.

*Referencia: IEC 60076-1:2011; IEEE Std C57.12.00-2021.*