En vías detransformadorselección, el modo de regulación de voltaje es una dimensión técnica importante que a menudo se ignora. Existen diferencias fundamentales en las condiciones de operación, complejidad estructural y escenarios aplicables entre los cambiadores de tomas en carga y los cambiadores de tomas no excitados al cambiar la relación de voltaje. El primero puede ajustar el voltaje de salida en tiempo-real mientras el transformador está funcionando con carga, mientras que el segundo solo se puede cambiar manualmente después de que el transformador esté completamente apagado y desconectado de la red. Estas dos lógicas de regulación de voltaje diferentes determinan directamente el costo de inversión inicial, la dificultad de operación y mantenimiento y la capacidad de garantía de calidad del suministro de energía del equipo. Entonces, ¿en qué situaciones son respectivamente aplicables? ¿Cómo deberíamos equilibrar sus respectivas fortalezas y debilidades?
Partiendo del concepto básico, el transformador cambiador de tomas en carga está equipado con un conjunto de cambiadores de tomas en carga automáticos o manuales de precisión. Bajo la condición de que el transformador mantenga el suministro de energía a la carga y no interrumpa la corriente, la regulación continua del voltaje en línea se logra cambiando las vueltas efectivas del devanado de alto-voltaje. Su tecnología central radica en el diseño del circuito de transición de "primero encendido, luego apagado" - el momento de conmutación está limitado por una resistencia o reactor de transición para limitar la corriente circulante, y todo el proceso de cambio generalmente se completa en unas pocas decenas de milisegundos, casi sin que el usuario sienta fluctuaciones de voltaje. El transformador regulador de voltaje no excitado adopta una estructura simple de cambiador de tomas no excitado. El operador debe cambiar manualmente la posición de la toma utilizando una llave especial cuando el transformador está completamente desconectado de la red eléctrica, todas las fuentes de energía están cortadas y no hay corriente de excitación. Luego, se mide la resistencia de CC para confirmar un buen contacto antes de volver a encender. Una operación completa de regulación de voltaje sin excitación a menudo requiere decenas de minutos o incluso un tiempo de corte de energía planificado más prolongado.
Es precisamente esta diferencia fundamental en la capacidad de operar con electricidad la que ha llevado a una diferenciación significativa entre los dos en términos de indicadores de rendimiento y límites de aplicación. El rango de regulación de voltaje de los cambiadores de tomas en carga generalmente puede alcanzar ± 10 % o incluso más del voltaje nominal, con hasta nueve, trece o más posiciones de toma, que pueden compensar con precisión los cambios de voltaje desde sin-carga hasta carga completa. Debido a que puede responder a las fluctuaciones en el voltaje de la red en cualquier momento sin cortes de energía, es particularmente adecuado para situaciones donde los requisitos de calidad del voltaje son estrictos, los cambios de carga son severos o la continuidad del suministro de energía no se puede interrumpir. El rango de regulación de voltaje de los transformadores reguladores de voltaje no excitados es relativamente estrecho, y las configuraciones comunes de tres o cinco velocidades generalmente proporcionan capacidades de regulación de ± 2,5% y ± 5%, y cada ajuste debe interrumpir el suministro de energía. Sin embargo, este diseño aparentemente "inconveniente" trae dos ventajas irremplazables: costos de fabricación de equipos significativamente reducidos, típicamente ahorrando entre un 15% y un 30% en comparación con cambiadores de tomas en carga de la misma capacidad; La estructura es simple, sin complejos circuitos de transición ni mecanismos eléctricos, y la tasa de fallas durante el funcionamiento a largo plazo-es extremadamente baja y casi no requiere mantenimiento diario. En un entorno con voltaje estable y cambios suaves de carga, los transformadores reguladores de voltaje no excitados han ganado un amplio espacio en el mercado con menor inversión y mayor confiabilidad.
Al analizar en profundidad las ventajas y desventajas específicas de ambos, el valor principal de los cambiadores de tomas en carga radica en su capacidad de garantía en tiempo real-de la calidad del suministro eléctrico. En escenarios como la fundición de acero, la fabricación de productos electrónicos de precisión, los centros de datos y los quirófanos de hospitales, las desviaciones de voltaje que exceden el rango permitido pueden provocar directamente desechos de productos, fallas de equipos e incluso accidentes médicos. El transformador regulador de voltaje en carga, combinado con un regulador de voltaje automático, puede completar automáticamente la conmutación de tomas en cuestión de segundos después de que el voltaje de la red fluctúa más allá del umbral establecido, estabilizando el voltaje de salida dentro de ± 3% del valor nominal y asegurando el funcionamiento normal continuo de cargas sensibles. Además, en subestaciones-grandes y medianas, los cambiadores de tomas en carga también pueden participar en el control integral de la potencia reactiva y el voltaje del sistema. Al coordinar las acciones de múltiples cambiadores de tomas en carga y bancos de capacitores, se puede optimizar la distribución de voltaje de toda la red y reducir las pérdidas de línea. Sus desventajas se reflejan en una mayor inversión inicial, requisitos de mantenimiento más complejos (la cámara de aceite del cambiador de tomas en carga debe filtrarse o reemplazarse periódicamente y es necesario comprobar el desgaste de los contactos) y un volumen de equipo relativamente grande.
Las ventajas de los transformadores reguladores de voltaje no excitados se centran en las tres palabras clave: "economía, confiabilidad y simplicidad". Para los transformadores de distribución, el costo suele ser uno de los factores más importantes en la toma de decisiones-del proyecto. El esquema de regulación de voltaje sin excitación elimina la necesidad de costosos interruptores de carga y sus cajas de control, lo que reduce directamente los precios de adquisición de equipos. Al mismo tiempo, debido a la falta de frecuentes contactos mecánicos sumergidos en aceite para la conmutación, los transformadores reguladores de voltaje no excitados casi no requieren mantenimiento adicional para este componente durante su vida útil de diseño de 30 años, lo que resulta muy atractivo para estaciones no tripuladas en áreas remotas o pequeñas fábricas que carecen de electricistas profesionales. Las desventajas de los transformadores reguladores de tensión no excitados también son obvias: no pueden hacer frente a caídas o aumentos repentinos de tensión. Una vez que el voltaje de la red se desvía del rango normal debido al impacto de la carga, solo pueden esperar a que se ajuste el próximo corte de energía planificado; Cada regulación de voltaje requiere una operación de corte de energía, por lo que no es adecuado para lugares con altos requisitos de continuidad del suministro eléctrico.
Existe una clara división del trabajo entre los dos métodos de regulación de tensión en términos de la distribución de escenarios aplicables. Los cambiadores de tomas bajo carga se implementan principalmente en nodos clave del sistema eléctrico: transformadores principales en subestaciones de 220 kV y superiores, grandes subestaciones centrales urbanas, subestaciones centrales en parques industriales, transformadores especializados para líneas de producción sensibles al voltaje (como moldeo por inyección de precisión, impresión y teñido de textiles, fabricación de semiconductores) y transformadores elevadores-en plantas de energía fotovoltaica y eólica - porque la intermitencia de la nueva producción de energía puede causar fluctuaciones frecuentes de voltaje en el punto de conexión a la red, será difícil cumplir con los requisitos de conexión a la red de las compañías eléctricas sin cambiadores de tomas en carga. Los transformadores tipo caja con cambiador de tomas bajo carga se están volviendo cada vez más populares en la gestión de "baja tensión" y en la construcción inteligente de subestaciones de redes de distribución urbanas y rurales. Los escenarios de aplicación de transformadores reguladores de voltaje no excitados se centran principalmente en situaciones en las que el voltaje es relativamente estable y la regulación del voltaje por corte de energía es aceptable. Los ejemplos típicos incluyen transformadores de distribución en áreas residenciales (donde las cargas residenciales son principalmente iluminación y electrodomésticos, con una alta tolerancia a la desviación de voltaje, y la regulación de voltaje estacional se puede completar durante el mantenimiento anual), transformadores propios en pequeñas fábricas y talleres, transformadores de potencia para drenaje agrícola y procesamiento de productos agrícolas, transformadores de área no a prueba de explosiones en minas y campos petroleros (debido a su simplicidad y confiabilidad) y transformadores de distribución económicos exportados en grandes cantidades a países en desarrollo.
Para el equipo de comercio exterior de las empresas fabricantes de transformadores, al comunicarse y seleccionar modelos con los clientes, es necesario guiarlos para que respondan una serie de preguntas clave: ¿qué tan grande es la amplitud de la fluctuación de voltaje al final del sistema de suministro de energía y si a menudo excede el rango permitido del equipo eléctrico? ¿Qué tan alto es el requisito de continuidad de energía en el proyecto? ¿Puede aceptar uno o dos cortes de energía planificados y regulación de voltaje por año? ¿Es suficiente el presupuesto para cubrir la inversión adicional en equipos que supone la regulación de la tensión en carga? ¿Hay un electricista calificado en el sitio que pueda operar de manera segura el cambiador de tomas no excitado y realizar una prueba de resistencia de CC después de realizar la conmutación? Las respuestas a estas preguntas determinarán directamente la dirección a la hora de seleccionar el método de regulación de voltaje. En algunos proyectos, la regulación del voltaje en la carga no es absolutamente necesaria - si el voltaje de la red es estable y la carga cambia suavemente, un esquema de regulación de voltaje no excitado aún puede funcionar de manera confiable durante más de diez años con menor inversión y menos mantenimiento. En otros proyectos, la regulación del voltaje de la carga es un resultado final inflexible -, como los transformadores que suministran energía a los centros de datos o quirófanos. Cualquier tiempo de inactividad o accidente médico causado por una falla de voltaje excede con creces la prima del equipo en sí.
Desde una perspectiva a largo plazo-de las exportaciones mundiales de equipos eléctricos, ambos tipos de transformadores con métodos de regulación de voltaje mantienen una demanda de mercado estable. La mejora y transformación de las redes eléctricas en los países desarrollados tiende a adoptar equipos inteligentes de regulación de voltaje en carga para mejorar la calidad del suministro de energía, mientras que los proyectos de electrificación y extensión de redes eléctricas a gran-escala en los países en desarrollo requieren una gran cantidad de transformadores de distribución de regulación de voltaje sin excitación con costos de adquisición más bajos y un mantenimiento simple. Como personal profesional de comercio exterior de transformadores, sólo comprendiendo profundamente el núcleo técnico y los límites aplicables de estos dos tipos de productos se pueden dar sugerencias de selección responsable para las condiciones de trabajo específicas de diferentes clientes, estableciendo así una imagen de proveedor profesional y confiable en una feroz competencia internacional. Cuando los clientes preguntan nuevamente si elegir con regulación de voltaje de carga o sin regulación de voltaje de excitación, lo que debe hacer no es simplemente darles una respuesta, sino ayudarlos a encontrar el equilibrio más adecuado entre la calidad del voltaje, el presupuesto de inversión y las condiciones de operación y mantenimiento que satisfagan las necesidades reales del proyecto.
