Como selecionar um transformador trifásico-seco-de 100kVA para redes de distribuição industrial

O papel de um transformador do tipo-seco de 100kVA na indústria

Um transformador trifásico-seco-de 100kVA alimenta cargas industriais de pequeno a médio porte: energia de oficinas, alimentação de máquinas, sistemas de controle, iluminação e distribuição auxiliar em fábricas e estações de distribuição. A construção do tipo-seca é escolhida porque é isenta de óleo-, resistente ao fogo-e adequada para instalação interna próxima à carga, com baixa manutenção. A seleção da unidade não é simplesmente uma questão de combinar o valor de kVA; o perfil de carga, os níveis de tensão, o ambiente, os padrões e a eficiência influenciam a especificação final.

Etapa 1: definir os requisitos de carga

O ponto de partida é o estudo de carga. Some as cargas conectadas de todos os equipamentos que o transformador irá alimentar e aplique um fator de diversidade realista, pois os equipamentos industriais raramente funcionam com carga total simultaneamente. A classificação de 100 kVA deve cobrir a demanda operacional esperada com margem para picos de curto-prazo, como partida de motor e partida de máquina-ferramenta. Um transformador que esteja constantemente sobrecarregado irá superaquecer e envelhecer rapidamente, enquanto uma unidade muito superdimensionada funciona de forma ineficiente e custa mais do que o necessário. Como orientação, o carregamento contínuo na faixa de 60-85% da classificação é uma meta sólida para a maioria das instalações industriais.

Registre também a natureza da carga: equipamentos de soldagem, inversores de velocidade-variáveis ​​e retificadores produzem harmônicos que aumentam a temperatura do enrolamento; se tais cargas predominarem, uma classificação mais alta ou um projeto-tolerante a harmônicos deverá ser considerado.

Etapa 2: combine os níveis de tensão

O transformador deve corresponder à rede em ambos os lados. Confirme a tensão primária do alimentador de distribuição (por exemplo, 10kV ou 6kV) e a tensão secundária necessária (normalmente 400V/230V trifásico-quatro{6}}fios). O grupo vetorial deve ser escolhido para o arranjo de aterramento: Dyn11 é o padrão usual porque fornece um neutro de baixa-tensão e lida bem com cargas desequilibradas, enquanto Yyn0 é usado onde o aterramento do sistema exige. As tomadas de-desligamento do circuito, normalmente ±2 x 2,5%, permitem que a unidade seja ajustada para variações de tensão locais durante o comissionamento.

Etapa 3: verifique as condições ambientais

As oficinas industriais são ambientes exigentes: temperatura ambiente elevada, poeira, umidade e vapores ocasionalmente agressivos. A especificação deve, portanto, incluir:

Classe de isolamento: Enrolamentos Classe F (155 graus) ou Classe H (180 graus) com limite de aumento de temperatura-apropriado.

Grau de proteção: IP20 para salas elétricas limpas, IP23 ou superior para instalações empoeiradas ou úmidas, ou gabinete ventilado adequado ao local.

Redução de temperatura ambiente e altitude: acima de 40 graus ambiente ou 1000 m de altitude, a capacidade de saída é reduzida e deve ser levada em consideração na classificação.

Requisito de ruído: para instalações perto de áreas ocupadas, especifique explicitamente o limite do nível sonoro.

Etapa 4: verificar a conformidade com os padrões

Para equipamentos industriais, a conformidade com padrões reconhecidos é um requisito básico. Os padrões aplicáveis ​​são IEC 60076 (transformadores de potência) e IEEE C57.12.01 (transformadores do tipo-seco), com IEC 60076-11 cobrindo especificamente a construção do tipo-seco. Esses padrões definem níveis de isolamento, limites de{8}aumento de temperatura, resistência a curto-circuito, limites de ruído e procedimentos de teste. O fornecedor deverá fornecer o relatório de testes de rotina com cada unidade, abrangendo resistência de isolamento, relação de espiras, resistência do enrolamento, perdas sem carga e em carga e testes dielétricos, para que a inspeção de aceitação possa verificar os dados declarados.

Etapa 5: avaliar a eficiência e o custo do{1}ciclo de vida

Os transformadores industriais ficam energizados por longos períodos, portanto, nenhuma-perda de carga (perda de ferro) é consumida continuamente. Um projeto de alta-eficiência com núcleo de aço silício de baixa{3}}perda e enrolamentos de cobre reduz as perdas sem{4}}carga e sem carga, reduzindo as contas de eletricidade e as emissões de carbono durante os 20-30 anos de vida útil da unidade. Ao comparar cotações, avalie o custo capitalizado das perdas e não apenas o preço de compra; uma modesta economia no primeiro custo é rapidamente compensada por maiores perdas operacionais.

Tabela de parâmetros típica

Os valores de perda devem ser declarados pelo fabricante para a classe de projeto específica e verificados por ensaio; para uma unidade de classe de 100 kVA, a perda típica-sem carga está na faixa de 200 a 400 W e a perda de carga na faixa de 1.500 a 2.500 W, dependendo da classe de eficiência, e o relatório de teste é a referência oficial.

Notas de instalação e comissionamento

O transformador deve ser instalado em uma sala ventilada com espaço livre adequado ao redor do gabinete, em uma base nivelada e-livre de vibrações. As terminações dos cabos devem ser feitas com o torque correto e a ligação à terra deve ser verificada. Antes de energizar, verifique a configuração do tap em relação à tensão de alimentação medida e, após energizar, registre as leituras-sem carga e a tendência de temperatura. Para plantas com alto conteúdo harmônico, recomenda-se uma pesquisa termográfica inicial sob carga para confirmar se as temperaturas dos enrolamentos estão dentro dos limites.

Perguntas frequentes

Q1. Quanta carga um transformador de 100kVA pode fornecer?Ele pode fornecer 100 kVA continuamente em suas condições nominais, mas a carga utilizável real depende do fator de potência da carga, da temperatura ambiente e da sobrecarga permitida. Uma meta prática de carregamento contínuo é de 60-85% da classificação para instalações industriais.

Q2. Qual é a diferença entre gabinetes IP20 e IP23?IP20 protege contra objetos sólidos maiores que 12 mm e não possui proteção contra água; é adequado para salas internas limpas. IP23 adiciona proteção contra respingos de água, tornando-o adequado para áreas úmidas ou de lavagem.

Q3. Por que o grupo de vetores Dyn11 é o padrão?Dyn11 fornece um neutro no lado de baixa-tensão para cargas-monofásicas, contém correntes de terceiro-harmônico no primário delta e lida com cargas desequilibradas melhor do que Yyn0, que é o requisito comum na distribuição industrial.

Q4. Os transformadores-secos precisam de um relé de sobrecarga?A proteção contra sobrecarga é fornecida pelo disjuntor ou fusíveis a montante e pelo monitoramento da temperatura do enrolamento. Sensores de temperatura integrados com funções de alarme e desarme protegem os enrolamentos contra sobrecargas sustentadas que um relé de sobrecorrente normal pode não detectar rapidamente.

Q5. Um transformador do tipo-seco de 100kVA pode ser instalado ao ar livre?As unidades-secas padrão são para instalação interna. O uso externo requer um invólucro ou caixa à prova de intempéries, uma vez que os enrolamentos não são vedados contra chuva. Uma unidade-cheia de óleo ou uma solução alojada-seca deve ser considerada para locais expostos.

Q6. Que testes devem ser testemunhados na fábrica?Os testes de rotina do padrão de projeto: relação de espiras, resistência do enrolamento,-perda e corrente sem carga, perda e impedância de carga e resistência dielétrica. Para projetos críticos, o-teste de aumento de temperatura e a medição-do nível sonoro do relatório de teste de tipo também devem ser revisados.