Optimización de la transmisión del flujo magnético en el diseño del núcleo de transformadores de tipo seco

La eficiencia de transmisión del campo magnético alterno en un transformador de tipo seco depende de la reluctancia del núcleo, la orientación del grano y la geometría de las uniones. El uso de acero al silicio de alta permeabilidad con uniones escalonadas (*step-lap*) reduce las pérdidas por histéresis y por corrientes de Foucault, disminuyendo así el aumento de temperatura y el consumo total de energía.

Permeabilidad del acero al silicio y pérdidas por histéresis
El acero al silicio de grano orientado crea una trayectoria de baja resistencia para las líneas magnéticas. Alinear los dominios atómicos paralelamente a la dirección de laminado reduce la potencia de excitación y aumenta la densidad de flujo en un transformador encapsulado de tipo seco bajo carga.

Las láminas delgadas de acero al silicio con recubrimientos aislantes evitan las corrientes de Foucault internas, garantizando la estabilidad ante cargas armónicas variables:

Reduce el calentamiento del núcleo durante la operación continua

Disminuye los requisitos de energía de excitación

Protege las capas de laminación contra fallos dieléctricos superficiales

Arquitectura de las uniones del núcleo y discontinuidad del flujo
Las uniones estándar de tope y solape (*butt-lap*) crean entrehierros que obligan al flujo magnético a atravesar las capas de laminación perpendicularmente. Esta configuración aumenta las pérdidas en vacío y genera ruido debido a las fuerzas de magnetostricción en el circuito del núcleo.

Impacto de la configuración de unión escalonada (*step-lap*)
Los ángulos de solapamiento diagonal desvían las trayectorias del flujo a través de los escalones de laminación, reduciendo la reluctancia del entrehierro en transformadores de tipo seco para exteriores.

Los patrones escalonados de múltiples niveles distribuyen los entrehierros en distintos planos verticales.

La reducción de la fuga de flujo disminuye las emisiones de campos magnéticos dispersos en cualquier instalación de transformadores de potencia de tipo seco.

Eficiencia del sistema e impacto operativo
El acero de alta permeabilidad combinado con un diseño de unión escalonada totalmente inclinada (*full slanting step-lap*) aporta beneficios operativos cuantificables a las redes eléctricas:

La reducción de las pérdidas en el núcleo disminuye las temperaturas de operación, prolongando la vida útil del aislamiento en transformadores de tipo seco de 25 kVA.

La menor reluctancia del entrehierro mantiene una distribución uniforme del campo magnético a través de los paquetes de laminación.

La reducción de la saturación evita el estrés térmico y disminuye los costos operativos en las redes de distribución.