Transformador de tipus sec

Els transformadors de tipus sec es construeixen amb una varietat de materials, cadascun escollit per les seves propietats elèctriques, mecàniques i tèrmiques per garantir un rendiment i una fiabilitat òptims. Els materials primaris utilitzats en transformadors de tipus sec inclouen:

Laminacions d'acer:El nucli del transformador està fet normalment de laminats d'acer de silici. S'apilen per formar un camí continu per al flux magnètic. L'ús d'acer al silici redueix la pèrdua d'histèresi i proporciona millors propietats magnètiques. Les laminacions són primes per minimitzar les pèrdues de corrent de Foucault, que es produeixen quan els camps magnètics alterns indueixen corrents dins del material del nucli.

Material de bobinatge:Els conductors utilitzats per als bobinatges primaris i secundaris solen ser de coure o alumini a causa de la seva excel·lent conductivitat. El coure és més conductor però també més car que l'alumini. L'alumini és més lleuger i rendible-però té pèrdues de resistència més altes.

Material d'aïllament:L'aïllament és primordial en transformadors de tipus sec per evitar curtcircuits i garantir l'aïllament elèctric. Materials com Nomex (un tipus de paper aramida), Mylar (tereftalat de polietilè orientat biaxialment) i diversos tipus de pel·lícules de polièster s'utilitzen per aïllar entre voltes, entre capes i entre els bobinatges i el nucli. La resina epoxi també s'utilitza habitualment per a processos de VPI (impregnació a pressió de buit) o ​​d'encapsulació per proporcionar una matriu aïllant sòlida.

Respirador i absorbent d'humitat:En alguns dissenys, el gel de sílice s'utilitza com a dessecant per absorbir la humitat que podria entrar al transformador a través del moviment de l'aire. Això ajuda a protegir els components interns de la humitat i la humitat.

Elements de refrigeració:Depenent del mètode de refrigeració, es poden utilitzar radiadors passius o ventiladors de refrigeració actius. Els radiadors solen ser d'alumini o coure per a una dissipació eficient de la calor. Els ventiladors, si s'utilitzen, solen estar fets de plàstics o aliatges metàl·lics.

Materials estructurals:La caixa, el dipòsit o el marc que allotja el nucli i els bobinatges del transformador es fa generalment de xapa, sovint d'acer galvanitzat o alumini, per protegir el transformador dels factors ambientals i per proporcionar integritat estructural.

Maquinari del terminal:Els terminals utilitzats per connectar el transformador a la xarxa elèctrica solen estar fets de metalls com el coure o el llautó per a una bona conductivitat elèctrica.

Dispositius de protecció contra sobreintensitat:Aquests poden incloure interruptors automàtics o fusibles fets de materials que es fonen o s'encén a nivells de corrent predeterminats, com ara coure-estany per a l'element fusible o tires bimetàl·liques per a la protecció contra sobrecàrregues tèrmiques.

El disseny d'un transformador de tipus sec-depèn de diversos factors que afecten el seu rendiment, eficiència i durabilitat. Alguns dels factors importants a tenir en compte a l'hora de dissenyar un transformador de tipus sec-són:

Elecció del tipus d'aïllament:El tipus d'aïllament determina la temperatura, la rigidesa dielèctrica, la resistència mecànica i la resistència al xoc tèrmic del transformador. En general, els materials d'aïllament de classe F i H-s'utilitzen per als transformadors de tipus-sec perquè poden suportar altes temperatures (fins a 155 graus i 180 graus, respectivament) i tenen bones propietats elèctriques i mecàniques. Els materials d'aïllament habituals inclouen vernís, resina epoxi, resina de polièster, etc.

Selecció del material de bobinat:El material del bobinat determina la conductivitat, la resistència, la pèrdua i la resistència mecànica del transformador. En general, el coure i l'alumini s'utilitzen com a materials de bobinat per als transformadors de tipus sec-perquè tenen una conductivitat alta i un cost baix. El coure té una millor conductivitat i resistència mecànica que l'alumini, però és més car i més pesat. Per a la mateixa classificació actual, el coure requereix menys -àrea de secció transversal que l'alumini.

Selecció del material del nucli amb baixa pèrdua d'histèresi:El material del nucli determina la densitat de flux magnètic, la permeabilitat, la pèrdua d'histèresi i la pèrdua de corrent de Foucault del transformador. El material del nucli ha de tenir una alta permeabilitat i una baixa pèrdua d'histèresi per reduir la pèrdua de càrrega sense-i millorar l'eficiència del transformador. Els materials bàsics comuns inclouen acer al silici, acer orientat a gra laminat en fred (CRGO), metall amorf, etc.

Regulació:La regulació d'un transformador és la relació entre la caiguda de tensió a plena càrrega i la tensió sense -càrrega. La regulació indica la capacitat del transformador per mantenir una tensió de sortida constant en condicions de càrrega variables. La regulació depèn de la impedància i la resistència del transformador. Una baixa impedància i resistència donen lloc a una regulació baixa i una millor regulació de la tensió. La reactància de fuites d'un transformador de tipus sec-s'ha de mantenir dins del 2% durant el disseny per aconseguir una regulació baixa.

Esperança de vida:L'esperança de vida d'un transformador és el temps esperat que el transformador pot funcionar sense fallar ni degradar-se. L'esperança de vida depèn de la ruptura de l'aïllament del bobinat a causa de l'augment de la temperatura, la humitat, la pols, la corrosió o altres factors. La classe d'aïllament i la qualitat del transformador de tipus sec-s'han de triar per suportar altes temperatures i ambients durs sense degradar-se. L'augment de temperatura del transformador no ha de superar el límit especificat per la classe d'aïllament.

Pèrdues:Les pèrdues d'un transformador són la diferència entre la potència d'entrada i la potència de sortida. Les pèrdues consisteixen en pèrdues sense-càrrega i pèrdues en càrrega. Les pèrdues sense-càrrega són independents de la càrrega i inclouen la pèrdua del nucli i la pèrdua de corrent de Foucault. Les pèrdues de càrrega són proporcionals a la càrrega i inclouen pèrdues de coure i pèrdues per dispersió. Les pèrdues afecten l'eficiència, la calefacció i la refrigeració del transformador. El material del nucli, el material de bobinat, el material d'aïllament i els paràmetres de disseny s'han de seleccionar per minimitzar les pèrdues i maximitzar l'eficiència del transformador de tipus sec-.

Sobrecàrrega:La sobrecàrrega d'un transformador és la condició en què el transformador funciona més enllà de la seva capacitat nominal o límit de temperatura. La sobrecàrrega provoca sobreescalfament, avaria de l'aïllament, curtcircuits o incendi al transformador. La sobrecàrrega pot ser causada per una demanda de càrrega excessiva, harmònics, fallades o temperatura ambient. El transformador de tipus sec-s'ha de dissenyar amb un marge suficient per suportar les sobrecàrregues sense danyar els seus components ni el rendiment. El transformador de tipus sec-també ha d'estar equipat amb un sistema de refrigeració-ventilador o un sistema-de condicionament d'aire per dissipar la calor generada per les sobrecàrregues.

-Factor K:El factor K-és una mesura de la capacitat d'un transformador per suportar la calor generada pels corrents no-sinusoïdals als seus bobinats. Els corrents no-sinusoïdals són causats per diversos dispositius electrònics que produeixen harmònics en les formes d'ona de voltatge i corrent. Els harmònics augmenten les pèrdues, l'escalfament i la distorsió del transformador. Un alt factor K-indica que el transformador pot gestionar nivells més alts d'harmònics sense sobreescalfar ni degradar-se. El transformador de tipus sec-s'ha de dissenyar amb un factor K-alt per oferir una vida-durada llarga i un rendiment fiable en aplicacions que impliquen corrents no-sinusoïdals.