Transformador 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 suele estar fabricado con laminaciones de acero al silicio. Estos se apilan para formar un camino continuo para el flujo magnético. El uso de acero al silicio reduce la pérdida por histéresis y proporciona mejores propiedades magnéticas. Las laminaciones son delgadas para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas, que ocurren cuando los campos magnéticos alternos inducen corrientes dentro del material del núcleo.

Material de bobinado:Los conductores utilizados para los devanados primario y secundario suelen estar fabricados 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 aislante:El aislamiento es primordial en los transformadores de tipo seco para evitar cortocircuitos y garantizar el aislamiento eléctrico. Para el aislamiento entre espiras, entre capas y entre los devanados y el núcleo se utilizan materiales como Nomex (un tipo de papel de aramida), Mylar (tereftalato de polietileno orientado biaxialmente) y varios tipos de películas de poliéster. La resina epoxi también se usa comúnmente para VPI (impregnación por presión de vacío) o procesos de encapsulación para proporcionar una matriz aislante sólida.

Respiradero y absorbente de humedad:En algunos diseños, se utiliza gel de sílice como 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 refrigeración:Dependiendo del método de refrigeración, se pueden utilizar radiadores pasivos o ventiladores de refrigeración activos. Los radiadores suelen estar hechos de aluminio o cobre para una disipación eficiente del calor. Los ventiladores, si se utilizan, suelen estar hechos de plástico o aleaciones metálicas.

Materiales estructurales:La caja, tanque o marco que alberga el núcleo y los devanados del transformador generalmente está hecho de chapa metálica, a menudo de acero galvanizado o aluminio, para proteger el transformador de factores ambientales y proporcionar integridad estructural.

Equipos terminales:Los terminales utilizados para conectar el transformador a la red eléctrica suelen estar fabricados de metales como cobre o latón para una buena conductividad eléctrica.

Dispositivos de protección contra sobrecorriente:Estos pueden incluir disyuntores o fusibles fabricados con materiales que se derriten o se disparan a niveles de corriente predeterminados, como cobre estañado-para el elemento fusible o tiras bimetálicas para protección contra 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, rigidez dieléctrica, resistencia mecánica y resistencia al choque térmico del transformador. Generalmente, los materiales aislantes 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 aislantes comunes incluyen barniz, resina epoxi, resina de poliéster, etc.

Selección de material de bobinado:El material del devanado determina la conductividad, resistencia, pérdida y resistencia mecánica del transformador. Generalmente, 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 mejor conductividad y resistencia mecánica que el aluminio, pero es más caro y pesado. Para la misma clasificación actual, el cobre requiere menos-área de sección transversal que el aluminio.

Selección de material del núcleo con baja pérdida por histéresis:El material del núcleo determina la densidad del flujo magnético, la permeabilidad, la pérdida por histéresis y la pérdida por corrientes parásitas del transformador. El material del núcleo debe tener alta permeabilidad y baja pérdida por histéresis para reducir la pérdida sin carga y mejorar la eficiencia del transformador. Los materiales centrales comunes incluyen acero al silicio, acero de grano orientado laminado en frío (CRGO), metal amorfo, etc.

Regulación:La regulación de un transformador es la relación entre la caída de voltaje a plena carga y el voltaje sin-carga. La regulación indica la capacidad del transformador para mantener un voltaje de salida constante bajo condiciones de carga variables. La regulación depende de la impedancia y resistencia del transformador. Una impedancia y resistencia bajas dan como resultado una regulación baja 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 regulación baja.

Esperanza de vida:La esperanza de vida de un transformador es el tiempo esperado que el transformador puede funcionar sin fallas ni degradación. La esperanza de vida depende de la rotura del aislamiento del devanado debido al aumento de temperatura, humedad, polvo, corrosión u otros factores. La clase de aislamiento y la calidad del transformador de tipo seco-deben elegirse para soportar altas temperaturas y ambientes hostiles sin degradarse. El aumento de 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 pérdidas del núcleo y pérdidas por corrientes parásitas. Las pérdidas de carga son proporcionales a la carga e incluyen pérdidas de cobre y pérdidas parásitas. Las pérdidas afectan la eficiencia, el calentamiento y el enfriamiento del transformador. El material del núcleo, el material del 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 en la que el transformador opera más allá de su capacidad nominal o límite de temperatura. La sobrecarga provoca sobrecalentamiento, rotura del aislamiento, cortocircuitos o incendio en el transformador. La sobrecarga puede ser causada por una demanda de carga excesiva, armónicos, fallas o temperatura ambiente. El transformador tipo seco-debe diseñarse con margen suficiente para soportar sobrecargas sin dañar sus componentes ni su rendimiento. El transformador de tipo seco-también debe estar equipado con un sistema de refrigeración por ventilador-o un sistema de aire-acondicionado para disipar el calor generado por las sobrecargas.

Factor K-:El factor K-es una medida de la capacidad de un transformador para soportar el calor generado por corrientes no-sinusoidales en sus devanados. Las corrientes no-sinusoidales 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 factor K-alto indica que el transformador puede manejar niveles más altos de armónicos sin sobrecalentarse ni degradarse. El transformador de tipo seco-debe diseñarse con un factor K-alto para proporcionar una vida útil-larga y un rendimiento confiable en aplicaciones que involucran corrientes no-sinusoidales.