Una variac monofásica o cualquier variac para ese asunto es un dispositivo que opera en 2 principios esenciales:
- Inducción magnética por la ley de Faraday
- Conducción eléctrica como en un arreglo de divisor de potencial normal
La construcción de la variac (y su nombre) se debe a que permite que la relación de vueltas laterales secundarias varíe suavemente en función de una disposición de contactor móvil. Dependiendo de esto, la relación de voltaje se puede seleccionar libremente. Pero esta ventaja viene con un defecto.
- Como también transfiere energía por conducción, no hay aislamiento entre la fuente y la carga. Uno de los aspectos más destacados de los transformadores normales es que separa la fuente y la carga. Por lo tanto, en el caso de fallas, uno puede aislar selectivamente el lado defectuoso y, por lo tanto, evitar daños en el lado sano. Pero, dado que hay una ruta de conducción entre la fuente y la carga en un transformador automático, habrá una ruta cerrada a través de la bobina del transformador en caso de falla. Esto no solo dañará los componentes laterales defectuosos, sino que también dañará el transformador.
- Otro aspecto es que, en un transformador regular, dado que la transferencia de energía es exclusivamente por inducción, cada lado tiene un voltaje y corriente característicos. Por lo tanto, el lado de alto voltaje tiene una corriente más baja y requiere más número de vueltas de conductor más delgado. Alternativamente, el lado de bajo voltaje tiene más corriente y menos número de vueltas de conductor más grueso. Esto garantiza buenas características de conducción y facilita el enrollado de la bobina alrededor del núcleo. Pero dado que hay un camino de conducción en un transformador automático, el conductor lateral de BT debe ser más grueso para mantener la densidad de corriente óptima. Este grosor adicional aumenta el peso total del cobre utilizado en la bobina (lo que aumenta el costo) y también se debe usar un núcleo más grande para la misma clasificación de kVA (que también aumenta el costo) para permitir una buena disposición del devanado.
- Además, la disposición del contactor, al ser un miembro móvil, tiene la posibilidad de provocar chispas debido a pequeñas bolsas de aire entre la bobina y el contactor. Esto puede dañar el contactor y la bobina, reduciendo negativamente la vida útil de la máquina. Esto también significa que este tipo de transformador requerirá más mantenimiento y un uso cuidadoso en comparación con los transformadores normales. El problema de las chispas mejorará a medida que avancemos a voltajes cada vez más altos en el rango de kV, ya que las tensiones eléctricas aumentarán naturalmente a voltajes más altos, lo que conducirá a descargas previas (formación de arco) y eventual ruptura en la disposición del contactor, así como en el capas de aislamiento interno del conjunto de la bobina de núcleo.
- El aspecto final y quizás más crítico de preocupación es la seguridad del operador cuando utiliza un transformador automático. Como ya se mencionó, hay una falta de aislamiento de la fuente y la carga en este transformador y, como resultado, la corriente de falla fluye a través del transformador de un lado al otro. Esto significa que existe la posibilidad de que el cuerpo del transformador se energice por la corriente de falla. Además, en caso de avería eléctrica (que es más posible en autotransformadores), la ubicación de la falla está en el transformador mismo. Esto plantea un riesgo para la seguridad de la persona que opera el transformador. Por lo tanto, para aplicaciones de gran potencia como en Distribución y Transmisión, los transformadores automáticos no son frecuentes
Esto limita el uso de transformadores automáticos a pequeños rangos de voltaje y pequeñas relaciones en comparación con transformadores más grandes. Se usan comúnmente solo en laboratorios y para motores más pequeños para arranque y control de velocidad (en motores de inducción). El rango típico de los autotransformadores es de 230 V (lado primario o lado fuente) a 230–270 V (lado secundario o lado de carga).
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Una alternativa al transformador automático es la disposición del transformador roscado con el cambiador de tomas On Load que le permite al operador cambiar la relación de tomas del transformador convencional y, por lo tanto, regular el nivel de voltaje secundario en cierta medida. Esto se usa en grandes transformadores de distribución y transmisión también para una variedad de operaciones, desde el control de la regulación de voltaje hasta el control del factor de potencia, etc.