Transformador de tipo seco

Los transformadores de tipo seco se construyen utilizando una variedad de materiales, cada uno elegido por sus propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas para garantizar un rendimiento y confiabilidad óptimos. Los materiales principales utilizados en los transformadores de tipo seco incluyen:

Laminaciones de acero:El núcleo del transformador está hecha típicamente de laminaciones de acero de silicio. Estos están apilados para formar un camino continuo para el flujo magnético. El uso de acero de silicio reduce la pérdida de histéresis y proporciona mejores propiedades magnéticas. Las laminaciones son delgadas para minimizar las pérdidas de corriente de Foucault, que ocurren al alternar los campos magnéticos inducen corrientes dentro del material central.

Material de bobinado:Los conductores utilizados para los devanados primarios y secundarios generalmente están hechos de cobre o aluminio debido a su excelente conductividad. El cobre es más conductor pero también más caro que el aluminio. El aluminio es más ligero y rentable, pero tiene mayores pérdidas resistivas.

Material de aislamiento:El aislamiento es primordial en los transformadores de tipo seco para evitar cortocircuitos y garantizar el aislamiento eléctrico. Materiales como Nomex (un tipo de papel de aramida), mylar (tereftalato de polietileno orientado biaxialmente) y varios tipos de películas de poliéster se utilizan para el aislamiento entre giros, entre capas y entre los devanados y el núcleo. La resina epoxi también se usa comúnmente para VPI (impregnación de presión de vacío) o procesos de encapsulación para proporcionar una matriz aislante sólida.

Respirador y absorción de humedad:En algunos diseños, la gel de sílice se usa como un desecante para absorber la humedad que podría ingresar al transformador a través del movimiento del aire. Esto ayuda a proteger los componentes internos de la humedad y la humedad.

Elementos de enfriamiento:Dependiendo del método de enfriamiento, se pueden usar radiadores pasivos o ventiladores de enfriamiento activos. Los radiadores generalmente están hechos de aluminio o cobre para una disipación eficiente de calor. Los fanáticos, si se usan, generalmente están hechos de plásticos o aleaciones de metal.

Materiales estructurales:El caso, el tanque o el marco que alberga el núcleo y los devanados del transformador generalmente están hechos de chapa, a menudo acero o aluminio galvanizado, para proteger el transformador de los factores ambientales y para proporcionar integridad estructural.

Hardware terminal:Los terminales utilizados para conectar el transformador a la red eléctrica generalmente están hechos de metales como cobre o latón para una buena conductividad eléctrica.

Dispositivos de protección contra sobrecorriente:Estos pueden incluir disyuntores o fusibles hechos de materiales que se derriten o se disparan a niveles de corriente predeterminados, como el cobre chapado en estaño para el elemento de fusible o las tiras bimetálicas para la protección de sobrecarga térmica.

El diseño de un transformador de tipo seco depende de varios factores que afectan su rendimiento, eficiencia y durabilidad. Algunos de los factores importantes a considerar al diseñar un transformador de tipo seco son:

Elección del tipo de aislamiento:El tipo de aislamiento determina la clasificación de temperatura, la resistencia dieléctrica, la resistencia mecánica y la resistencia al choque térmico del transformador. En general, los materiales de aislamiento de clase F y H se utilizan para transformadores de tipo seco porque pueden soportar altas temperaturas (hasta 155 grados y 180 grados, respectivamente) y tienen buenas propiedades eléctricas y mecánicas. Los materiales de aislamiento comunes incluyen barniz, resina epoxi, resina de poliéster, etc.

Selección de material sinuoso:El material de devanado determina la conductividad, resistencia, pérdida y resistencia mecánica del transformador. En general, el cobre y el aluminio se utilizan como materiales de bobinado para transformadores de tipo seco porque tienen alta conductividad y bajo costo. El cobre tiene una mejor conductividad y resistencia mecánica que el aluminio, pero es más costoso y más pesado. Para la misma calificación de corriente, el cobre requiere menos área de sección transversal que el aluminio.

Selección de material central con baja pérdida de histéresis:El material central determina la densidad de flujo magnético, la permeabilidad, la pérdida de histéresis y la pérdida de corriente de Fouca Eddy del transformador. El material central debe tener una alta permeabilidad y baja pérdida de histéresis para reducir la pérdida de carga y mejorar la eficiencia del transformador. Los materiales del núcleo común incluyen acero de silicio, acero orientado al grano enrollado (CRGO), metal amorfo, etc.

Regulación:La regulación de un transformador es la relación de la caída de voltaje a plena carga al voltaje sin carga. La regulación indica la capacidad del transformador para mantener un voltaje de salida constante en diferentes condiciones de carga. La regulación depende de la impedancia y resistencia del transformador. Una baja impedancia y resistencia dan como resultado una baja regulación y una mejor regulación de voltaje. La reactancia de fuga de un transformador de tipo seco debe mantenerse dentro del 2% durante el diseño para lograr una baja regulación.

Esperanza de vida:La esperanza de vida de un transformador es el momento esperado en el que el transformador puede operar sin falla o degradación. La esperanza de vida depende de la descomposición del aislamiento del devanado debido al aumento de la temperatura, la humedad, el polvo, la corrosión u otros factores. La clase de aislamiento y la calidad del transformador de tipo seco deben elegirse para soportar altas temperaturas y ambientes duros sin degradarse. El aumento de la temperatura del transformador no debe exceder el límite especificado por la clase de aislamiento.

Pérdidas:Las pérdidas de un transformador son la diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida. Las pérdidas consisten en pérdidas sin carga y pérdidas de carga. Las pérdidas sin carga son independientes de la carga e incluyen pérdida de núcleo y pérdida de corrienteult. Las pérdidas de carga son proporcionales a la carga e incluyen pérdida de cobre y pérdida callejera. Las pérdidas afectan la eficiencia, la calefacción y el enfriamiento del transformador. El material central, el material de devanado, el material de aislamiento y los parámetros de diseño deben seleccionarse para minimizar las pérdidas y maximizar la eficiencia del transformador de tipo seco.

Sobrecarga:La sobrecarga de un transformador es la condición cuando el transformador funciona más allá de su capacidad nominal o límite de temperatura. La sobrecarga provoca sobrecalentamiento, descomposición de aislamiento, cortocircuitos o fuego en el transformador. La sobrecarga puede ser causada por una demanda de carga excesiva, armónicos, fallas o temperatura ambiente. El transformador de tipo seco debe diseñarse con un margen suficiente para manejar sobrecargas sin dañar sus componentes o rendimiento. El transformador de tipo seco también debe equiparse con un sistema de enfriamiento de ventiladores o un sistema de aire acondicionado para disipar el calor generado por sobrecargas.

K-Factor:El factor K es una medida de la capacidad de un transformador para resistir el calor generado por las corrientes no sinusoidales en sus devanados. Las corrientes no minusoidales son causadas por varios dispositivos electrónicos que producen armónicos en las formas de onda de voltaje y corriente. Los armónicos aumentan las pérdidas, el calentamiento y la distorsión del transformador. Un alto factor K indica que el transformador puede manejar niveles más altos de armónicos sin sobrecalentarse o degradarse. El transformador de tipo seco debe diseñarse con un alto factor K para proporcionar una vida de larga duración y un rendimiento confiable en aplicaciones que involucran corrientes no minusoidales.