Transformador do tipo seco

Os transformadores do tipo seco são construídos usando uma variedade de materiais, cada um escolhido para suas propriedades elétricas, mecânicas e térmicas para garantir o desempenho e a confiabilidade ideais. Os materiais principais usados ​​em transformadores do tipo seco incluem:

Laminações de aço:O núcleo do transformador é normalmente feito de laminações de aço de silício. Estes são empilhados para formar um caminho contínuo para o fluxo magnético. O uso do aço de silício reduz a perda de histerese e fornece melhores propriedades magnéticas. As laminações são finas para minimizar as perdas de corrente de Foucault, que ocorrem quando os campos magnéticos alternados induzem correntes dentro do material central.

Material de enrolamento:Os condutores usados ​​para os enrolamentos primários e secundários geralmente são feitos de cobre ou alumínio devido à sua excelente condutividade. O cobre é mais condutor, mas também mais caro que o alumínio. O alumínio é mais leve e econômico, mas tem perdas resistentes mais altas.

Material de isolamento:O isolamento é fundamental nos transformadores do tipo seco para evitar curtos circuitos e garantir o isolamento elétrico. Materiais como Nomex (um tipo de papel aramida), Mylar (tereftalato de polietileno de orientação biaxialmente) e vários tipos de filmes de poliéster são usados ​​para isolamento entre turnos, entre camadas e entre os enrolamentos e o núcleo. A resina epóxi também é comumente usada para VPI (impregnação de pressão da pressão de vácuo) ou processos de encapsulamento para fornecer uma matriz isolante sólida.

Absorvedor de respiro e umidade:Em alguns projetos, o gel de sílica é usado como um dessecante para absorver a umidade que pode entrar no transformador através do movimento do ar. Isso ajuda a proteger os componentes internos da umidade e da umidade.

Elementos de resfriamento:Dependendo do método de resfriamento, os radiadores passivos ou os ventiladores de resfriamento ativos podem ser usados. Os radiadores geralmente são feitos de alumínio ou cobre para dissipação de calor eficiente. Os fãs, se usados, geralmente são feitos de plásticos ou ligas de metal.

Materiais estruturais:O estojo, tanque ou quadro que abriga o núcleo e os enrolamentos do transformador são geralmente feitos de chapa, geralmente galvanizada aço ou alumínio, para proteger o transformador de fatores ambientais e fornecer integridade estrutural.

Hardware terminal:Os terminais usados ​​para conectar o transformador à grade de energia geralmente são feitos de metais como cobre ou latão para uma boa condutividade elétrica.

Dispositivos de proteção de sobrecorrente:Estes podem incluir disjuntores ou fusíveis feitos de materiais que derretem ou viajam em níveis de corrente predeterminados, como cobre de estanho para o elemento de fusível ou tiras bimetálicas para proteção de sobrecarga térmica.

O design de um transformador de tipo seco depende de vários fatores que afetam seu desempenho, eficiência e durabilidade. Alguns dos fatores importantes a serem considerados ao projetar um transformador do tipo seco são:

Escolha do tipo de isolamento:O tipo de isolamento determina a classificação de temperatura, a resistência dielétrica, a resistência mecânica e a resistência ao choque térmico do transformador. Geralmente, os materiais de isolamento da classe F e H são usados ​​para transformadores do tipo seco, porque podem suportar altas temperaturas (até 155 graus e 180 graus, respectivamente) e ter boas propriedades elétricas e mecânicas. Os materiais de isolamento comuns incluem verniz, resina epóxi, resina de poliéster, etc.

Seleção de material de enrolamento:O material de enrolamento determina a condutividade, resistência, perda e força mecânica do transformador. Geralmente, o cobre e o alumínio são usados ​​como materiais de enrolamento para transformadores do tipo seco porque têm alta condutividade e baixo custo. O cobre tem melhor condutividade e resistência mecânica que o alumínio, mas é mais caro e mais pesado. Para a mesma classificação de corrente, o cobre requer menos área de seção transversal que o alumínio.

Seleção de material central com baixa perda de histerese:O material do núcleo determina a densidade do fluxo magnético, a permeabilidade, a perda de histerese e a perda de corrente do transformador. O material do núcleo deve ter alta permeabilidade e baixa perda de histerese para reduzir a perda de sem carga e melhorar a eficiência do transformador. Os materiais do núcleo comum incluem aço de silício, aço orientado a grãos laminados a frio (CRGO), metal amorfo, etc.

Regulamento:A regulação de um transformador é a razão entre a queda de tensão na carga total e a tensão sem carga. O regulamento indica a capacidade do transformador de manter uma tensão de saída constante em condições de carga variadas. O regulamento depende da impedância e resistência do transformador. Uma baixa impedância e resistência resultam em baixa regulação e melhor regulação de tensão. A reatância de vazamento de um transformador do tipo seco deve ser mantida dentro de 2% durante o projeto para obter baixa regulamentação.

Expectativa de vida:A expectativa de vida de um transformador é o tempo esperado que o transformador pode operar sem falha ou degradação. A expectativa de vida depende da quebra do isolamento sinuoso devido ao aumento da temperatura, umidade, poeira, corrosão ou outros fatores. A classe de isolamento e a qualidade do transformador do tipo seco devem ser escolhidas para suportar altas temperaturas e ambientes severos sem degradação. O aumento da temperatura do transformador não deve exceder o limite especificado pela classe de isolamento.

Perdas:As perdas de um transformador são a diferença entre a potência de entrada e a potência de saída. As perdas consistem em perdas sem carga e perdas de carga. As perdas sem carga são independentes da carga e incluem perda de núcleo e perda de corrente de Foucault. As perdas de carga são proporcionais à carga e incluem perda de cobre e perda de perdas. As perdas afetam a eficiência, o aquecimento e o resfriamento do transformador. O material central, o material de enrolamento, o material de isolamento e os parâmetros de projeto devem ser selecionados para minimizar as perdas e maximizar a eficiência do transformador do tipo seco.

Sobrecarga:A sobrecarga de um transformador é a condição quando o transformador opera além da capacidade nominal ou do limite de temperatura. A sobrecarga causa superaquecimento, quebra de isolamento, curtos circuitos ou fogo no transformador. A sobrecarga pode ser causada pela demanda excessiva de carga, harmônicos, falhas ou temperatura ambiente. O transformador do tipo seco deve ser projetado com margem suficiente para lidar com sobrecargas sem danificar seus componentes ou desempenho. O transformador do tipo seco também deve estar equipado com um sistema de resfriamento por ventilador ou um sistema de ar condicionado para dissipar o calor gerado por sobrecargas.

K-Factor:O fator K é uma medida da capacidade de um transformador de suportar o calor gerado por correntes não sinusoidais em seus enrolamentos. As correntes não sinusóides são causadas por vários dispositivos eletrônicos que produzem harmônicos nas formas de onda de tensão e corrente. Os harmônicos aumentam as perdas, o aquecimento e a distorção do transformador. Um alto fator K indica que o transformador pode lidar com níveis mais altos de harmônicos sem superaquecimento ou degradação. O transformador do tipo seco deve ser projetado com um alto fator K para fornecer vida duradoura e desempenho confiável em aplicações que envolvem correntes não sinusóides.