Los transformadores de tipo seco son uno de los dispositivos más utilizados en el campo de la energía eléctrica. Desde su invención, han revolucionado la forma en que se distribuye y se utiliza la electricidad en numerosas aplicaciones. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de transformadores de tipo seco y sus diversas aplicaciones, descubriendo cómo han transformado la manera en que aprovechamos la energía. ¡Acompáñanos en este emocionante viaje por el mundo de los transformadores de tipo seco!
¿Qué es un transformador de tipo seco?
A tipo seco transformador no utiliza ningún líquido para su refrigeración y aislamiento. Un transformador lleno de aceite utiliza aceite mineral aislante para su refrigeración y aislamiento. Para el enfriamiento del transformador de tipo seco, el aire se introduce a la fuerza en el gabinete del transformador. Muchos transformadores se enfrían con aceite o un dieléctrico resistente al fuego. Esto requiere un mantenimiento regular y un control continuo del aceite. Sin embargo, los transformadores de tipo seco no usan aceite y por lo tanto requieren mucho menos mantenimiento.
Tipos de transformadores de tipo seco
Hay dos tipos de transformadores de tipo seco. Ellos son
- Transformador de tipo seco de resina fundida (CRT)
- Transformador impregnado de presión de vacío (VPI)
Transformador de tipo seco de resina fundida (CRT)
El primario y secundario del transformador están encapsulados con resina epoxi. Este encapsulado del devanado evita la posibilidad de penetración de la humedad en el devanado. Por lo tanto, un transformador de tipo seco (CRT) de resina fundida se puede usar de manera segura en las áreas propensas a alta humedad.
Este tipo de transformador tiene las siguientes ventajas. Ellos son-
- Alta capacidad de sobrecarga de corta duración.
- Menores pérdidas de carga y mayor eficiencia
- Sin uso de aceite: el riesgo cero de riesgo de incendio lo hace adecuado para la instalación en interiores.
- Se puede instalar en exterior en envolvente IP 45.
- No absorbe la humedad, no higroscópico.
- Ecológico y seguro
Transformador impregnado de presión de vacío (VPI)
En un transformador impregnado al vacío, el devanado primario y secundario se impregna con resina dentro de una cámara de vacío. El bobinado se realiza en forma de lámina o tira. Para aplicaciones de mayor voltaje, el devanado se hace en forma de disco.
El devanado se puede ver físicamente abriendo la puerta del transformador. Pero en un transformador de tipo seco CRT, el devanado primario y secundario está moldeado. El devanado del transformador de tipo seco CRT se convierte en una masa sólida después de la fundición del molde. Así, al abrir la puerta del transformador, se pueden ver tres moldes para tres miembros diferentes del transformador.
VPI da la oportunidad de reparar el devanado en caso de que haya alguna falla en el devanado, pero el CRT es una masa sólida y no se puede reparar. CRT tiene una mayor rigidez mecánica que VPI, lo que proporciona una mayor capacidad de resistencia a cortocircuitos. El aislamiento del devanado es de grados F(155˚C) y H(180˚C). Este tipo de transformador está disponible desde 5KVA hasta 30MVA.
Este tipo de transformador tiene las siguientes ventajas.
- Alta resistencia mecánica.
- Aislamiento sin huecos.
- Sin fluctuación de temperatura.
- Facil mantenimiento.
- Menos propenso a riesgos de incendio.
Ventajas del transformador de tipo seco
Las principales ventajas de un transformador de tipo seco son como sigue.
- Seguridad para personas y bienes.
- Solución libre de mantenimiento y contaminación.
- Facil mantenimiento
- El espacio libre lateral es menor.
- Amigable con el medio ambiente.
- Excelente capacidad para soportar sobrecargas.
- Reducción de costes en obras de instalaciones civiles y sistemas de protección contra incendios.
- Excelente comportamiento en caso de eventos sísmicos.
- Sin peligro de incendio.
- Excelente resistencia a las corrientes de cortocircuito.
- Larga duración debido al bajo calentamiento térmico y dieléctrico.
- Adecuado para áreas húmedas y contaminadas.
Desventajas del transformador de tipo seco
Hay algunas desventajas de un transformador de tipo seco. Ellos son-
- El transformador de tipo seco es de larga duración y tiene menos posibilidades de que falle el devanado. Pero una vez que falla, toda la configuración debe cambiar, es decir, el cambio completo de bobinado de alto y bajo voltaje con la extremidad.
- Para la misma clasificación de potencia y voltaje, un transformador de tipo seco es más costoso que un transformador enfriado por aceite.
Aplicación del transformador de tipo seco
El transformador de tipo seco es ampliamente utilizado en
- Industria química, del petróleo y del gas
- Áreas ambientalmente sensibles (por ejemplo, áreas de protección del agua)
- Zonas de riesgo de incendio (por ejemplo, bosques)
- Subestaciones del centro de la ciudad
- Subestaciones interiores y subterráneas
- Generación renovable (por ejemplo, turbinas eólicas marinas)
Factores importantes para diseñar un transformador de tipo seco
Los parámetros de diseño importantes para un transformador de tipo seco se dan a continuación.
1. Elección del tipo de aislamiento
Las clases de aislamiento F y H tienen capacidades de resistencia a la temperatura de 155 ˚C y 180 ˚C respectivamente y, en general, las clases de aislamiento F y H se utilizan para aislar el devanado primario y secundario. Los otros factores, como la resistencia mecánica, el choque térmico y la resistencia dieléctrica del aislamiento, deben tenerse en cuenta al diseñar el transformador de tipo seco.
2. Selección del material de bobinado
El cobre y el aluminio se utilizan para hacer el devanado o bobina. Aunque el cobre es un mejor conductor, el transformador bobinado con conductor de aluminio tiene un menor costo y peso. El devanado del transformador con conductor de cobre tiene menos área de sección transversal para la misma corriente nominal en comparación con el conductor de aluminio. Las bobinas de cobre también proporcionan una mayor resistencia mecánica en comparación con la bobina de aluminio.
3. Selección del material del núcleo de baja pérdida por histéresis
El núcleo del transformador debe tener una alta permeabilidad y menos pérdidas por histéresis para tener una mejor eficiencia. El acero CRGO se utiliza para el material del núcleo. El acero CRGO ofrece mayor permeabilidad y mínima pérdida por histéresis.
4. Regulación
La reactancia de fuga del transformador debe ser la mínima posible para conseguir una mejor regulación de la tensión del transformador. La regulación del transformador muestra caídas en el voltaje secundario con un aumento en la carga del transformador. La reactancia de fuga generalmente se mantiene dentro del 2 % durante el diseño del transformador.
5. Esperanza de vida
La vida del transformador depende de la vida útil del aislamiento. La vida del aislamiento depende de la temperatura. El aumento de la temperatura provoca el deterioro del valor del aislamiento, lo que puede provocar aún más la ruptura del aislamiento. Se prefiere la clase de aislamiento B, F y H para que el transformador de tipo seco soporte temperaturas más altas. El aumento de temperatura debe calcularse durante la etapa de diseño del transformador para obtener una mayor esperanza de vida del transformador.
6. Pérdidas
Las pérdidas sin carga del transformador dependen de la corriente de Foucault y la pérdida por histéresis. Las pérdidas sin carga se pueden minimizar mediante el uso del núcleo CRGO y manteniendo la reactancia de fuga lo más mínima posible. Las pérdidas de carga dependen de la resistencia del conductor. Por lo tanto, al mantener la resistencia del devanado dentro de pérdidas de valor moderadas, se puede mejorar la regulación de voltaje y la eficiencia del transformador.
7. Sobrecarga
Si la carga del transformador aumenta por encima de sus kVA nominales, se dice que el transformador está sobrecargado. Las sobrecargas provocan un aumento de la temperatura del transformador lo que reduce la vida útil del transformador. El sistema de enfriamiento debe estar diseñado para atender la sobrecarga temporal del transformador.
8. Factor K
Si se va a utilizar el transformador de tipo seco para suministrar corriente a cargas no lineales, el aumento de temperatura se produce debido a los armónicos en la forma de onda de la corriente. Al transformador para tales aplicaciones se le debe asignar un factor K.
9. Nivel de aislamiento
En el diseño de transformadores, el ajuste del nivel de aislamiento es un factor importante. Generalmente, el nivel de aislamiento se elige según el nivel de impulso básico y la sobretensión del sistema. Un fuerte nivel de aislamiento aumenta la vida útil de un transformador.
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