¿Cuál es la función del cambiador de tomas en carga?

Explicación detallada

Para comprender su función, analicemos por qué es necesario y cómo funciona.

1. El problema central: las fluctuaciones de voltaje

En un sistema de energía eléctrica, el voltaje en un punto dado no es constante. Fluctúa debido a:

Cargas variables: cuando un motor industrial grande arranca, consume una corriente enorme, lo que provoca una caída de voltaje temporal (una "caída") para otros clientes en la misma línea. Por el contrario, cuando la carga se elimina repentinamente, el voltaje puede aumentar.

Pérdidas de línea: a medida que la electricidad viaja largas distancias a través de las líneas eléctricas, la resistencia inherente de los cables provoca una caída de voltaje. El voltaje al final de una línea de alimentación larga será menor que en la subestación.

Los clientes y los equipos requieren un voltaje relativamente estable para funcionar de manera correcta y eficiente. Un voltaje demasiado alto o demasiado bajo puede dañar el equipo o reducir su vida útil.

2. La solución: ajustar la relación de giros

Un transformador funciona según el principio de inducción electromagnética, donde la relación de voltaje es proporcional a la relación de vueltas entre los devanados primario y secundario:

V_primario / V_secundario ≈ N_primario / N_secundario

Un OLTC cambia físicamente esta relación de vueltas (N_primaria/N_secundaria) conectándose a diferentes "tomas" (puntos de conexión) en el devanado del transformador. Al seleccionar una toma diferente, el número de vueltas activas en el devanado aumenta o disminuye efectivamente, aumentando o disminuyendo así el voltaje de salida.

Para AUMENTAR el voltaje secundario: El cambiador de tomas selecciona una toma que reduce el número de vueltas en el devanado primario (o las aumenta en el secundario).

Para BAJAR el voltaje secundario: El cambiador de tomas selecciona una toma que aumenta el número de vueltas en el devanado primario (o las disminuye en el secundario).

3. El desafío clave: hacer el cambio "en-carga"

El principal desafío técnico es que no se puede simplemente abrir el circuito para cambiar las tomas cuando el transformador está suministrando corriente de carga. Romper el circuito bajo carga crearía un arco poderoso, destruyendo el cambiador de tomas y potencialmente causando una explosión.

 

Cómo un OLTC resuelve esto:
Un OLTC es un interruptor mecánico complejo con un sofisticado mecanismo de transición. El método más común utiliza interruptores desviadores y resistencias de transición.

Une brevemente dos grifos adyacentes.

Utiliza resistencias para limitar temporalmente la corriente circulante entre los grifos.

Luego transfiere la corriente de carga del grifo antiguo al grifo nuevo.

Finalmente, desconecta el grifo antiguo.

Todo este proceso ocurre en una fracción de segundo, lo que garantiza una transición suave sin interrumpir el flujo de energía.

 

Funciones y propósitos clave resumidos:

Regulación de voltaje: La función principal. Mantiene un voltaje de salida secundario estable a pesar de las fluctuaciones en el voltaje primario o la carga.

Control de potencia reactiva: al controlar el voltaje, el OLTC ayuda indirectamente a controlar el flujo de potencia reactiva en la red, lo cual es crucial para la estabilidad del sistema.

Aseguramiento de la calidad de la energía: Garantiza que los clientes reciban voltaje dentro de una tolerancia especificada (por ejemplo, 230 V ±10 %), protegiendo sus electrodomésticos y maquinaria.

Estabilidad del sistema: al gestionar los perfiles de voltaje en la red eléctrica, se ayuda a prevenir el colapso del voltaje, una condición que puede provocar apagones generalizados.

 

¿Dónde se utilizan los OLTC?

Los OLTC casi siempre se encuentran en:

Transformadores de Potencia en subestaciones de transmisión y distribución.

Grandes Transformadores de Distribución para el suministro de complejos industriales o grandes superficies.