Transformador tipo seco

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

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

Material de enrolamento:Os condutores utilizados nos enrolamentos primário e secundário são geralmente 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 apresenta perdas resistivas mais altas.

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

Respirador e absorvedor de umidade:Em alguns projetos, a sílica gel é usada como 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, podem ser usados ​​radiadores passivos ou ventiladores de resfriamento ativos. Os radiadores são geralmente feitos de alumínio ou cobre para uma dissipação eficiente de calor. Os ventiladores, se usados, são normalmente feitos de plástico ou ligas metálicas.

Materiais estruturais:A caixa, tanque ou estrutura que abriga o núcleo e os enrolamentos do transformador é geralmente feito de chapa metálica, geralmente aço galvanizado ou alumínio, para proteger o transformador de fatores ambientais e fornecer integridade estrutural.

Hardware terminal:Os terminais utilizados para conectar o transformador à rede elétrica são geralmente feitos de metais como cobre ou latão para boa condutividade elétrica.

Dispositivos de proteção contra sobrecorrente:Eles podem incluir disjuntores ou fusíveis feitos de materiais que derretem ou desarmam em níveis de corrente predeterminados, como cobre -estanhado para o elemento fusível ou tiras bimetálicas para proteção contra sobrecarga térmica.

O projeto de um transformador-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, rigidez dielétrica, resistência mecânica e resistência ao choque térmico do transformador. Geralmente, materiais de isolamento das classes F e H-são usados ​​para transformadores do tipo-seco porque podem suportar altas temperaturas (até 155 graus e 180 graus, respectivamente) e possuem 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 do enrolamento determina a condutividade, resistência, perda e resistência mecânica do transformador. Geralmente, cobre e alumínio são usados ​​como materiais de enrolamento para transformadores-secos porque possuem 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 do material do núcleo com baixa perda de histerese:O material do núcleo determina a densidade do fluxo magnético, permeabilidade, perda de histerese e perda de corrente parasita do transformador. O material do núcleo deve ter alta permeabilidade e baixa perda de histerese para reduzir a-perda sem carga e melhorar a eficiência do transformador. Os materiais de núcleo comuns incluem aço silício, aço de grão orientado laminado a frio (CRGO), metal amorfo, etc.

Regulamento:A regulação de um transformador é a razão entre a queda de tensão em plena carga e a tensão sem carga. A regulação indica a capacidade do transformador de manter uma tensão de saída constante sob condições variáveis ​​de carga. A regulação depende da impedância e resistência do transformador. Uma baixa impedância e resistência resultam em baixa regulação e melhor regulação de tensão. A reatância de fuga de um transformador do tipo-seco deve ser mantida dentro de 2% durante o projeto para obter baixa regulação.

Expectativa de vida:A expectativa de vida de um transformador é o tempo esperado em que o transformador pode operar sem falhas ou degradação. A expectativa de vida depende da quebra do isolamento do enrolamento devido ao aumento de 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 agressivos sem degradação. O aumento de 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{1}}carga e perdas de carga. As perdas sem{3}}carga são independentes da carga e incluem perda de núcleo e perda por correntes parasitas. As perdas de carga são proporcionais à carga e incluem perda de cobre e perda parasita. As perdas afetam a eficiência, o aquecimento e o resfriamento do transformador. O material do núcleo, o material do 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 de sua capacidade nominal ou limite de temperatura. A sobrecarga causa superaquecimento, quebra de isolamento, curto-circuito ou incêndio no transformador. A sobrecarga pode ser causada por 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 ser equipado com um sistema de resfriamento-ventilador ou um sistema-de ar condicionado para dissipar o calor gerado pelas sobrecargas.

Fator-K:O fator K-é uma medida da capacidade de um transformador de suportar o calor gerado por correntes não-senoidais em seus enrolamentos. Correntes não-senoidais 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 fator K- alto 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 fator K-alto para fornecer vida útil-longa e desempenho confiável em aplicações que envolvem correntes não-senoidais.