Ei! Como fornecedor de transformadores de potência a seco, muitas vezes sou questionado sobre como funciona o sistema de refrigeração a ar desses transformadores. Então, pensei em resumir isso para você de uma forma que seja fácil de entender.
Primeiramente, vamos falar sobre por que um sistema de resfriamento é tão importante para transformadores de potência secos. Quando um transformador está em operação, ele gera calor. Este calor é um subproduto das perdas elétricas que ocorrem dentro do transformador. Se esse calor não for gerenciado adequadamente, pode fazer com que a temperatura do transformador suba a níveis perigosos. Altas temperaturas podem danificar os materiais de isolamento dentro do transformador, reduzir sua eficiência e até mesmo levar a falhas prematuras. É aí que entra o sistema de refrigeração a ar.
O princípio básico por trás do sistema de resfriamento a ar de um transformador de potência seco é bastante simples. Ele usa ar como meio de resfriamento para remover o calor gerado pelo transformador. Existem alguns tipos diferentes de sistemas de resfriamento a ar comumente usados em transformadores de potência secos, e abordarei cada um deles.
Resfriamento de Ar Natural (AN)
A forma mais simples de resfriamento a ar para transformadores de potência secos é o resfriamento a ar natural, também conhecido como AN. Neste sistema, o calor gerado pelo transformador é dissipado no ar circundante através de convecção natural. O ar quente ao redor do transformador sobe e o ar mais frio do ambiente entra para ocupar o seu lugar. Isso cria um fluxo de ar natural que ajuda a afastar o calor do transformador.
O design do transformador desempenha um papel crucial na eficácia do resfriamento natural do ar. As bobinas do transformador são geralmente projetadas com uma grande área de superfície para maximizar a transferência de calor para o ar. Aletas ou outras estruturas dissipadoras de calor também podem ser adicionadas ao invólucro do transformador para aumentar a área de superfície disponível para transferência de calor.
O resfriamento a ar natural é uma opção confiável e de baixa manutenção para transformadores de potência secos menores. Não requer nenhum equipamento adicional, como ventiladores, o que significa que há menos componentes que podem falhar. No entanto, a sua capacidade de refrigeração é limitada. À medida que o tamanho e a potência do transformador aumentam, o resfriamento natural do ar pode não ser suficiente para manter o transformador em uma temperatura operacional segura.
Resfriamento de Ar Forçado (AF)
Quando o resfriamento com ar natural não é suficiente, o resfriamento com ar forçado, ou AF, entra em ação. Em um sistema de resfriamento por ar forçado, ventiladores são usados para soprar ar sobre as bobinas do transformador e outros componentes geradores de calor. Isto aumenta a taxa de fluxo de ar ao redor do transformador, o que por sua vez melhora o processo de transferência de calor.
Os ventiladores podem ser instalados em diferentes configurações dependendo do projeto do transformador. Alguns transformadores possuem ventiladores montados nas laterais do gabinete, enquanto outros podem ter ventiladores localizados na parte superior ou inferior. Os ventiladores são normalmente controlados por um termostato, que monitora a temperatura do transformador. Quando a temperatura sobe acima de um determinado ponto de ajuste, os ventiladores são acionados para aumentar o resfriamento.
O resfriamento com ar forçado aumenta significativamente a capacidade de resfriamento do transformador em comparação com o resfriamento com ar natural. Ele permite que transformadores de potência secos lidem com cargas mais altas sem superaquecimento. Isso o torna adequado para transformadores de médio a grande porte usados em aplicações industriais e comerciais.
Sistemas de refrigeração híbridos
Em alguns casos, uma combinação de resfriamento por ar natural e forçado pode ser usada para otimizar o desempenho de resfriamento do transformador. Esses sistemas de resfriamento híbridos podem oferecer os benefícios de ambos os métodos. Por exemplo, durante a operação normal, o transformador pode contar com o resfriamento natural do ar para economizar energia. Mas quando a carga no transformador aumenta ou a temperatura ambiente aumenta, o sistema de resfriamento por ar forçado pode ser ativado para fornecer resfriamento adicional.
Agora, vamos falar sobre alguns dos principais componentes de um sistema de resfriamento a ar em um transformador de potência seco.
Fãs
Como mencionei anteriormente, os ventiladores são um componente crítico do sistema de resfriamento por ar forçado. Eles vêm em diferentes tamanhos e tipos, dependendo dos requisitos do transformador. Ventiladores centrífugos são comumente usados em transformadores de potência secos porque podem fornecer fluxo de ar de alta pressão, que é necessário para forçar o ar através dos espaços estreitos entre as bobinas do transformador.
Os ventiladores precisam ser mantidos adequadamente para garantir sua operação confiável. A limpeza regular é essencial para evitar que poeira e detritos obstruam as pás do ventilador, o que pode reduzir o fluxo de ar e a eficiência do resfriamento. Os motores dos ventiladores também precisam ser verificados periodicamente quanto à lubrificação e conexões elétricas adequadas.
Dutos de ar
Os dutos de ar são usados para direcionar o fluxo de ar dentro do gabinete do transformador. Eles garantem que o ar seja distribuído uniformemente sobre os componentes geradores de calor, maximizando a transferência de calor. O design dos dutos de ar é cuidadosamente projetado para minimizar as perdas de pressão e garantir um fluxo de ar suave.
Sensores de temperatura
Sensores de temperatura são usados para monitorar a temperatura do transformador. Eles fornecem feedback ao sistema de controle, que pode então ajustar a operação do sistema de refrigeração conforme necessário. Tipos comuns de sensores de temperatura usados em transformadores de potência secos incluem termopares e detectores de temperatura de resistência (RTDs).
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Referências
- Engenharia de transformadores de energia elétrica por Turan Gonen
- Princípios de projeto de transformadores: com aplicações para núcleo - transformadores de potência por John G. Kelly