Al comparar cotizaciones de transformadores, los compradores a menudo se centran en el precio de compra inicial. Sin embargo, el precio de compra es sólo una parte del coste total de poseer un transformador.
Debido a que los transformadores pueden operar continuamente durante 20 a 30 años, pérdida sin carga y pérdida de carga puede tener un impacto significativo en los costos operativos a largo plazo.
Comprender estos dos tipos de pérdidas es esencial al comparar diseños de transformadores sumergidos en aceite y cotizaciones de proveedores.
¿Qué es la pérdida sin carga?
Pérdida sin carga, también llamada pérdida de núcleo o pérdida de hierro, ocurre siempre que un transformador está energizado, incluso cuando está suministrando poca o ninguna carga.
Es causado principalmente por pérdidas en el núcleo magnético, incluidas histéresis y pérdidas por corrientes parásitas.
La característica importante es que la pérdida sin carga es relativamente independiente de la carga real del transformador.
Para un transformador que permanece energizado continuamente:
Pérdida anual de energía sin carga = Pérdida sin carga × 8760 horas
Por ejemplo, un transformador con una pérdida sin carga de 4 kW consumiría aproximadamente:
4 × 8.760 = 35.040 kWh por año
Esta es la razón por la que incluso una pequeña diferencia en la pérdida sin carga puede volverse significativa durante la vida útil del transformador.
¿Qué es la pérdida de carga?
La pérdida de carga ocurre cuando la corriente fluye a través de los devanados del transformador.
Se asocia principalmente con la resistencia del devanado y pérdidas parásitas adicionales.
A diferencia de la pérdida sin carga, la pérdida de carga cambia con el nivel de carga del transformador.
Una relación simplificada es:
Pérdida de carga ∝ Corriente²
Por lo tanto, si el transformador opera con aproximadamente el 50% de carga, sus pérdidas relacionadas con la carga son aproximadamente el 25% del valor de carga completa.
Esto hace que el perfil de carga real del proyecto sea importante al evaluar la eficiencia del transformador.
Pérdida sin carga frente a pérdida con carga
| Pérdida sin carga | Pérdida de carga | |
|---|---|---|
| Fuente principal | Núcleo del transformador | Devanados y pérdidas parásitas |
| Depende de la carga | Relativamente poco | Fuertemente |
| Ocurre cuando está energizado | Sí | Principalmente bajo carga |
| Principales factores de diseño | Material del núcleo y densidad de flujo | Diseño de conductores y devanadosTransformador seco |
Ambas pérdidas son importantes, pero su impacto económico depende de cómo se operará el transformador.
¿Por qué el diseño del transformador afecta las pérdidas?
Los diseños de transformadores de pérdidas más bajas generalmente requieren una optimización cuidadosa tanto del núcleo como de los devanados.
Por ejemplo:
Menor pérdida sin carga puede implicar acero eléctrico de mayor calidad, densidad de flujo magnético optimizada y construcción del núcleo mejorada.
Menor pérdida de carga puede implicar un tamaño de conductor optimizado, una menor densidad de corriente, una geometría de devanado mejorada y un mejor control de las pérdidas parásitas.
Estas mejoras pueden aumentar el coste inicial de fabricación.
Sin embargo, la inversión adicional puede estar justificada cuando el transformador funciona de forma continua durante muchos años.
Por qué el precio más bajo puede no ser el costo más bajo
Considere dos transformadores con la misma clasificación:
- Transformador A: 5 kW pérdida sin carga
- Transformador B: 4 kW pérdida sin carga
La diferencia es solo 1 kW.
Pero si ambos transformadores permanecen energizados continuamente:
1 kW × 8.760 horas = 8.760 kWh/año
Al cabo de 20 años, esto se convierte en:
175.200 kWh
El impacto financiero real depende de la tarifa eléctrica local, pero el ejemplo demuestra por qué no se debe ignorar el rendimiento de las pérdidas al comparar cotizaciones de transformadores.
El mismo principio se aplica a las pérdidas de carga, aunque el cálculo debe basarse en el perfil de carga real en lugar de simplemente multiplicar la pérdida de carga completa por 8.760 horas.
¿Qué deberían comparar los compradores?
Al evaluar dos cotizaciones de transformadores, asegúrese de que los proveedores ofrezcan especificaciones técnicas equivalentes.
Como mínimo, compare:
- Capacidad nominal
- Tensión primaria y secundaria
- Frecuencia
- Impedancia
- Grupo de vectores
- Pérdida sin carga
- Pérdida de carga
- Método de enfriamiento
- Nivel de aislamiento
- Normas aplicables
- Requisitos de pruebas de fábrica
Lo más importante es comparar pérdidas garantizadas, en lugar de confiar únicamente en valores estimados.
Precio inicial versus costo de por vida
Un transformador es una inversión a largo plazo.
Una comparación significativa debe considerar:
Precio de Compra + Pérdidas de Energía + Mantenimiento + Vida Útil
Un transformador con un precio inicial ligeramente más alto puede proporcionar un mejor valor general si ofrece menores pérdidas y un rendimiento confiable a largo plazo.
Para proyectos de servicios públicos, industriales, de energía renovable y de infraestructura, evaluar los costos operativos de por vida puede ser tan importante como negociar el precio de compra inicial.
Conclusión
La pérdida sin carga y la pérdida de carga son parámetros fundamentales al evaluar un transformador sumergido en aceite.
La pérdida sin carga está relacionada principalmente con el núcleo del transformador y ocurre siempre que el transformador está energizado. La pérdida de carga está relacionada principalmente con los devanados y aumenta significativamente a medida que aumenta la carga del transformador.
Por lo tanto, el mejor transformador no es necesariamente el que tiene el precio de compra más bajo.
Un mejor enfoque es comparar precio, pérdidas garantizadas, condiciones de funcionamiento, confiabilidad y costo total de propiedad juntos.
El transformador adecuado debe proporcionar el mejor equilibrio de eficiencia, confiabilidad y valor a largo plazo.