¿Cuál es la estructura del transformador inmerso en aceite?

Descripción General: Los Dos Sistemas Principales
Un transformador sumergido en aceite consta de dos sistemas fundamentales alojados juntos:

La Parte Activa (Núcleo y Bobinados): El corazón del transformador, donde se produce la inducción electromagnética y la transformación de voltaje.

El Tanque y el Sistema de Enfriamiento: El cuerpo y el sistema de soporte vital, que proporciona aislamiento, enfriamiento y protección para la parte activa.

Relaciones:

1. La Parte Activa (Núcleo y Bobinados)
Este es el conjunto que se baja al tanque principal.

Núcleo: Hecho de finas laminaciones de acero al silicio de alta calidad (orientado al grano). Las laminaciones están aisladas entre sí para reducir las pérdidas de energía debido a las corrientes de Foucault.

Función: Proporciona una trayectoria de baja reluctancia para el flujo magnético, conectando los bobinados primario y secundario.

Forma: Típicamente un tipo de núcleo cerrado (como un simple rectángulo o "núcleo enrollado") para una mejor eficiencia.

Bobinados (Bobinas): Estos son conductores enrollados alrededor de las extremidades del núcleo. Siempre hay al menos dos conjuntos: Alta Tensión (AT) y Baja Tensión (BT).

Material del Conductor: Hecho de cobre o aluminio, aislado con papel o esmalte.

Disposición: El bobinado de BT se coloca más cerca del núcleo, con el bobinado de AT enrollado concéntricamente fuera de él. Esto reduce la cantidad de aislamiento necesario entre el bobinado de BT y el núcleo conectado a tierra.

Aislamiento: Se utilizan espaciadores y barreras clave hechos de cartón prensado y papel aislante para separar los bobinados entre sí y del núcleo, y para proporcionar estabilidad mecánica.

Cambiador de Derivaciones: Un dispositivo que permite ajustar el número de espiras en uno de los bobinados (generalmente el de AT), cambiando así la relación de voltaje.

Cambiador de Derivaciones sin Carga (Cambiador de Derivaciones Desenergizado - DETC): El ajuste solo se puede realizar cuando el transformador está desenergizado.

Cambiador de Derivaciones con Carga (OLTC): Puede ajustar las derivaciones mientras el transformador está energizado y suministrando carga. Este es un componente complejo, a menudo alojado en un compartimento separado del tanque principal para evitar la contaminación del aceite principal.

2. El Tanque y el Sistema de Enfriamiento
Tanque Principal: Un tanque de acero soldado robusto que sirve como contenedor principal para la parte activa y el aceite aislante. Está diseñado para ser hermético.

Aceite de Transformador: Un aceite mineral altamente refinado o aceite éster sintético que llena el tanque.

Funciones:

Aislamiento: Es un medio dieléctrico superior, que aísla los bobinados activos entre sí y del tanque conectado a tierra.

Enfriamiento: Circula por convección natural (o se bombea), absorbiendo el calor del núcleo y los bobinados y disipándolo a través de las paredes del tanque y los radiadores.

Radiadores y Tubos: Paneles aleteados o bancos de tubos unidos al tanque principal para aumentar el área de superficie para la disipación del calor. El aceite circula a través de estos, y el calor se transfiere al aire circundante.

Ventiladores de Enfriamiento: Para transformadores más grandes, los ventiladores se montan en los radiadores para forzar el aire sobre ellos, mejorando significativamente la velocidad de enfriamiento. Esto se conoce como enfriamiento por aire forzado.

Bombas de Aceite: En transformadores grandes, se utilizan bombas para forzar la circulación del aceite, mejorando la eficiencia de la transferencia de calor.

3. Accesorios de Protección y Monitoreo
Estos son cruciales para el funcionamiento seguro y confiable del transformador.

Conservador (Tanque de Expansión): Un tanque cilíndrico más pequeño montado encima del tanque principal y conectado a él a través de una tubería. Solo se llena parcialmente con aceite.

Función: Permite que el tanque principal se llene completamente con aceite. A medida que el aceite se calienta y se expande, o se enfría y se contrae, el nivel de aceite en el conservador sube y baja, evitando la acumulación de presión o la formación de vacío en el tanque principal.

Respirador: Un pequeño recipiente conectado al conservador, lleno de un material absorbente de humedad como gel de sílice. A medida que el transformador "respira" debido a los ciclos de temperatura, el aire que pasa a través del respirador se seca, evitando que la humedad entre en el aceite y degrade sus propiedades aislantes. El gel de sílice es azul cuando está seco y se vuelve rosa cuando está saturado de humedad.

Relé Buchholz: Un relé muy importante accionado por gas instalado en la tubería entre el tanque principal y el conservador.

Función: Detecta fallas internas. Las fallas menores generan burbujas de gas lentas que se acumulan en el relé, activando una alarma. Las fallas graves causan una repentina oleada de aceite, que dispara los interruptores automáticos del transformador para desconectarlo del suministro. Es un dispositivo de protección primario.

Relé de Presión Súbita: Una alternativa moderna o complemento del relé Buchholz que detecta ondas de presión rápidas dentro del tanque causadas por una falla interna importante.

Bujes: Aisladores de alto voltaje, porcelana o compuestos que permiten que las conexiones eléctricas de los bobinados de AT y BT pasen a través de la pared del tanque y se conecten