¿Cómo limita un transformador de aislamiento monofásico a la corriente de cortocircuito para proteger la seguridad del sistema?

La falla de cortocircuito es uno de los tipos de fallas más comunes en los sistemas de energía. Cuando el aislamiento de equipos eléctricos está dañado o la incomposición del personal hace que los conductores de diferentes potenciales estén conectados directamente, se formará un bucle de cortocircuito. En este momento, la corriente omitirá la carga y fluirá directamente a través del bucle de cortocircuito, lo que hace que la corriente aumente bruscamente, excediendo con creces la corriente nominal del equipo. La corriente de cortocircuito no solo causará daños físicos, como el sobrecalentamiento y la quema de equipos, sino que también puede causar accidentes de seguridad como el fuego y la explosión debido a la descarga de arco y las salpicaduras de chispa.

Para lidiar con fallas de cortocircuito, el sistema de energía debe tomar una serie de medidas de protección. Entre ellos, limitar la corriente de cortocircuito es un enlace clave para reducir el daño de las fallas. Al aumentar la impedancia del sistema, la tasa de crecimiento de la corriente de cortocircuito puede disminuir efectivamente, su valor máximo puede reducirse y, por lo tanto, el daño a los equipos y sistemas puede reducirse.

A transformador de aislamiento monofásico es un dispositivo eléctrico con aislamiento eléctrico y funciones de conversión de voltaje. En los sistemas de energía, generalmente se usa para convertir la energía eléctrica de un nivel de voltaje en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, al tiempo que alcanza el aislamiento eléctrico para garantizar la seguridad del equipo y el personal. Sin embargo, las funciones de un transformador de aislamiento monofásico son mucho más que eso. Al ajustar la relación de giros de su devanado primario y devanado secundario, el transformador de aislamiento monofásico también puede lograr la transformación de la impedancia, es decir, cambiar la relación entre la impedancia de entrada y la impedancia de salida.

Cuando se produce una falla de cortocircuito, el transformador de aislamiento monofásico puede aumentar la impedancia total del sistema a través de su función de transformación de impedancia. Cuando la corriente de cortocircuito fluye a través del transformador, debido al aumento de la impedancia, la corriente se verá obstaculizada, su tasa de crecimiento se reducirá y el valor máximo también se reducirá. De esta manera, el grado de daño al equipo y el sistema causado por la corriente de cortocircuito se reducirá significativamente.

El mecanismo de limitar la corriente de cortocircuito por el transformador de aislamiento monofásico se basa principalmente en su función de transformación de impedancia. En el sistema de energía, la impedancia del transformador se compone principalmente de su inductancia, capacitancia y resistencia y otros componentes. Cuando se produce una falla de cortocircuito, estos componentes actuarán juntos en la corriente de cortocircuito para formar una cierta obstrucción.

El elemento inductancia del transformador de aislamiento monofásico tiene un efecto de obstrucción significativo en la corriente de cortocircuito. En el momento del cortocircuito, el elemento inductancia generará una fuerza electromotriz autoinducida, tratando de evitar el rápido cambio de corriente. Esta obstrucción es proporcional al valor de la inductancia. Cuanto mayor sea la inductancia, más fuerte es la obstrucción. Por lo tanto, al aumentar el valor de inductancia del transformador, la magnitud de la corriente de cortocircuito puede limitarse aún más.

Los elementos de capacitancia y resistencia del transformador de aislamiento monofásico también tienen un cierto efecto obstaculizado en la corriente de cortocircuito. El elemento de capacitancia absorberá parte de la energía eléctrica en el momento del cortocircuito y ralentiza la tasa de crecimiento de la corriente; mientras que el elemento de resistencia reducirá el valor máximo de la corriente al consumir energía eléctrica. El efecto combinado de estos elementos hace que el transformador de aislamiento monofásico funcione bien para limitar la corriente de cortocircuito.

Los transformadores de aislamiento monofásico se usan ampliamente en sistemas de energía, no solo para limitar la corriente de cortocircuito. Sin embargo, en términos de protección contra fallas de cortocircuito, su función de transformación de impedancia única le da una ventaja significativa.

Los transformadores de aislamiento monofásico reducen efectivamente la magnitud de la corriente de cortocircuito al aumentar la impedancia del sistema, reduciendo así el grado de daño a los equipos y sistemas causados ​​por fallas. Esto ayuda a extender la vida útil del equipo, reducir los costos de mantenimiento y mejorar la confiabilidad del sistema.

Los transformadores de aislamiento monofásico tienen funciones de aislamiento eléctrico, lo que puede garantizar que las fallas no se extiendan a todo el sistema. Cuando se produce una falla de cortocircuito, el transformador limita la corriente de falla a un rango local, evitando que se extienda a otros equipos y partes del sistema, reduciendo así el impacto de la falla en todo el sistema.

El transformador de aislamiento monofásico también tiene las ventajas de la estructura simple, el tamaño pequeño y el peso ligero, lo que facilita la instalación y mantenimiento en el sistema de energía y reduce la complejidad y el costo del sistema.