Como projetar um transformador industrial

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Os transformadores são partes críticas dos sistemas de distribuição de energia em todo o setor industrial. Eles garantem que a quantidade certa de energia chegue à carga em relação à capacidade total da infraestrutura de fornecimento

Os transformadores industriais têm um impacto significativo no desempenho da distribuição de eletricidade e no atendimento às necessidades do processo. Um transformador construído ou dimensionado incorretamente comprometerá a eficácia e o sucesso de suas operações e ameaçará a conformidade regulamentar.

Aqui está o que você deve saber sobre o projeto de transformadores industriais, incluindo dimensionamento essencial e considerações de seleção de componentes.

Os tomadores de decisão devem decidir entre as duas principais categorias de transformadores industriais: transformadores a seco e transformadores a líquido. Os fatores que impactam essa decisão incluem localização, ambiente, desembolso de custos direcionados e a configuração existente do sistema elétrico.

O último tipo tem algumas desvantagens, apesar de suas cargas de maior potência. Os transformadores do tipo seco precisam de cobertura de seguro e sistemas de ventilação mais robustos, mas sua capacidade de instalação no local é uma grande vantagem.

Outra etapa crítica é determinar que tipo de núcleo seu transformador exigirá. Isso ocorre em duas etapas.

Aqui estão algumas diretrizes básicas de seleção com base em frequências operacionais:

Alguns tipos de núcleo precisam de uma bobina, enquanto outros não — verifique com os fabricantes de seus componentes para ter certeza sobre os requisitos específicos de sua aplicação.

De acordo com a Texas Instruments, um aumento de temperatura aceitável para um transformador industrial é da ordem de 40-50 °C. Isso resultaria em uma temperatura interna de 100 °C no máximo. Observe que núcleos maiores reduzem as taxas de aumento de temperatura dentro dos transformadores. Gerenciar a temperatura de forma eficaz é outro passo para gerenciar as perdas de energia e garantir uma eficiência satisfatória.

Otimizar o tamanho do seu transformador industrial novo ou substituto é fundamental para obter custos de energia aceitáveis ​​ao longo do tempo. Os tomadores de decisão devem garantir que o transformador tenha demanda adequada e classificações de cargas conectadas. A carga conectada, medida em kVA (kilovolt-amperes), é sempre maior que a carga de demanda, mas esta última deve corresponder ao entendimento da equipe de engenharia sobre as necessidades operacionais.

A melhor maneira de otimizar o tamanho do transformador é usar dados históricos. De acordo com as diretrizes NEC 220.87, os engenheiros podem usar um ano de dados acumulados de carga de pico para otimizar seu novo transformador. Se esta informação não estiver disponível, a NEC também permite o uso de dados de pico de carga medidos em 30 dias. Ambos os métodos requerem intervalos correspondentes de dados de requisitos de aquecimento e resfriamento - um ano ou 30 dias, respectivamente.

O custo não é a única variável afetada pelo dimensionamento. Os transformadores de tamanho certo — em comparação com os grandes demais — reduzem os impactos dos riscos de energia e o risco de arco elétrico.

Os transformadores industriais são ainda subdivididos entre monofásicos e trifásicos. Os transformadores monofásicos possuem um componente de enrolamento primário e secundário, enquanto os modelos trifásicos precisam de três enrolamentos primários e três secundários.

Você não precisará se preocupar com o tipo de enrolamento em um transformador monofásico. No entanto, alcançar o desempenho desejado de um transformador trifásico envolve selecionar os enrolamentos primário e secundário corretos. Estes incluem enrolamentos estrela (estrela), delta (malha) e enrolamentos interconectados (zig-zag).

Escolha com cuidado - algumas compensações e vantagens estão associadas a vários pares de tipos de enrolamento. Por exemplo, uma configuração de conexão estrela-triângulo é melhor para transferir cargas desbalanceadas e é mais frequentemente associada a transformadores abaixadores. Os arranjos estrela-estrela têm suas próprias vantagens, como a necessidade de menos voltas ao redor do núcleo.