- Definição de transformador de potência
- Projeto de transformador de potência
- Diagrama do transformador de potência
- Classificação do transformador de potência
- Perdas do transformador de potência
- Eficiência do transformador de potência
- Aplicação de transformador de energia (em uma subestação)
- Manutenção do transformador de potência
- Falha do transformador de energia
Definição de transformador de potência
Um transformador típico pode ser definido como “Um dispositivo que transfere energia elétrica entre circuitos elétricos”. É um dispositivo passivo e estático. Um transformador de potência é único em seu tipo. Os transformadores de potência são usados para fazer a interface de tensões de redução e elevação no sistema de distribuição de energia.
Um transformador de potência típico tem uma vida útil de cerca de 30 anos.
Design de transformador de potência
Um transformador típico consiste em peças -
- A. Núcleo metálico
- B. Dois enrolamentos feitos de bobinas
Um transformador de potência possui os mesmos componentes de um transformador normal. Além disso, possui sistema de resfriamento e esqueleto metálico, que é laminado com chapas. Dependendo da estrutura do núcleo, um transformador de potência pode ser do tipo casca ou do tipo núcleo. Também pode ser trifásico ou monofásico. Um trifásico pode ser feito a partir de um transformador trifásico.
Os enrolamentos primário e secundário são envoltos por condutores internos ou externos ao núcleo. Ambos os transformadores monofásicos e trifásicos precisam de 'banco' para colocar os enrolamentos. Se usarmos três transformadores monofásicos, é necessário identificar cada banco isolado dos outros. Se um dos bancos falhar, o transformador também garantirá serviço contínuo. Mas no caso de um único transformador trifásico, ele não funcionará se um banco quebrar.
Todas essas configurações com o núcleo são mantidas dentro de um esqueleto. O esqueleto é absorvido por um óleo protegido contra fogo. O óleo faz o trabalho de isolamento e resfriamento. Existem barramentos (isoladores), que permitem ao condutor fazer seu trabalho sem interferir na estrutura externa. Os transformadores também precisam de um dispositivo de resfriamento. Um ventilador ou algum outro processo pode servir ao processo.
Diagrama do transformador de potência
Classificação de transferência de energia
Os transformadores são avaliados com base na potência que podem fornecer à carga. Se um transformador fornece 5 volts e 4 amperes de corrente como saída, a classificação do transformador será 5 * 4 = 20 volts ampere. É por isso que os transformadores são classificados em Volt - Ampere (VA) ou Kilovolt - Ampere (kVA). Geralmente funciona para tensões mais altas e são avaliados em quilovolts ampere.
Um transformador de energia é uma parte cara de um sistema de distribuição. Se a classificação de potência não for feita corretamente, o transformador pode estar queimado. Portanto, é necessário classificar um transformador de potência com precisão. O valor da corrente pode ser calculado usando o diâmetro da bobina dos enrolamentos. A tensão pode ser calculada usando o número de voltas ou usando a relação de voltas.
Perdas do transformador de potência
Um transformador de potência sofre perdas porque não é um transformador ideal. A perda do transformador significa perda de potência. As perdas do transformador podem ser divididas em quatro categorias. Eles são -
- A. Perda de núcleo / perda de ferro (perda de histerese e perda de corrente parasita)
- B. Perda Dielétrica
- C. Perda de cobre ou perda ôhmica
- D. Perda perdida
A. Perda de núcleo / perda de ferro:
Essas perdas também são chamadas de “Perdas sem carga”. Esses transformadores sofrem essas perdas sempre que são plugados na alimentação, mesmo que não haja carga conectada a ele no lado secundário. Esses tipos de perdas são constantes e não flutuam. A perda de ferro também é de dois tipos -
- uma. Perdas por histerese
- b. Perdas por correntes parasitas
uma. Perdas por histerese:
- Uma força de magnetização alternada ocorre dentro do núcleo do transformador. Devido à alavancagem de magnetização, um loop de histerese traçado e a energia dissipada na forma de calor. As perdas por histerese causam uma perda sem carga de 50% a 80%.
Ph =η*Bmax *n* f *V
Ph = Perda de histerese
η = coeficiente de histerese de Steinmetz
Bmax = Densidade de fluxo máxima
n = exponenet de Steinmetz
f = frequência de reversões magnéticas por segundo
V = volume de material magnético
b. Perda de corrente parasita:
- A perda por corrente parasita ocorre devido à lei de indução de Faraday. Uma fem é induzida no circuito central devido ao fluxo magnético. Esta fem causa o fluxo de corrente através da estrutura do núcleo, pois é composta de ferro. Esta corrente é conhecida como corrente parasita. A corrente parasita não é útil para trabalhar neste circuito. Portanto, a perda de potência devido a essa corrente é conhecida como perda de corrente parasita. As perdas por correntes parasitas são responsáveis por 20% a 50% das perdas sem carga.
A perda é dada por -
Pe = Ke * Bmax2 * f *V*t2
Pe = Perda de corrente parasita
Ke = Constante de corrente parasita
Bmax = Densidade de fluxo máxima
f = frequência de reversões magnéticas por segundo
V = volume de material magnético
t = espessura magnética
B. Perdas dielétricas:
- Isoladores colocados dentro dos transformadores são a razão por trás dessa perda. Não é uma perda significativa e contribui com 1% do total de perdas sem carga.
C. Perda de cobre ou perda Ohômica:
- Este tipo de perda em um transformador de potência pode ser denominado Perdas de Carga, pois os transformadores sofrem este tipo de perda devido a condições de curto-circuito ou quando conectados à carga. A resistência dos enrolamentos do fio é a fonte dessa perda. Como a maioria dos cabos é feita de cobre, a perda leva esse nome.
D. Perda perdida:
- Essa perda ocorre devido ao fluxo de vazamento. O fluxo de vazamento depende de vários parâmetros como - a estrutura geométrica do enrolamento, o tamanho do tanque, etc. Alterar esses parâmetros também pode reduzir a perda. É uma perda insignificante.
Existem algumas outras perdas também. Um deles são as perdas auxiliares. O sistema de refrigeração do transformador causa esse tipo de perda. Além disso, a potência desequilibrada e distorcida resulta em algumas perdas extras.
Eficiência do transformador de potência
A eficiência de um dispositivo elétrico é dada como a relação entre a potência de saída e a potência de entrada. É dado por - η.
η = Saída / Entrada * 100%
Em um cenário prático, um transformador apresenta perdas, conforme mencionado anteriormente. Esta perda é numericamente igual à diferença entre a potência de entrada e a potência de saída, ou seja -
Perda = potência de entrada - potência de saída
Ou, potência de saída = potência de entrada - perda
Agora, a eficiência pode ser escrita -
η = (perda de potência de entrada) / potência de entrada * 100%
η = 1- (perda / potência de entrada) * 100%
Também pode ser escrito como -
η = (V2I2Cosϕ / (V2I2Cosϕ + Pi+ Pc )) * 100%
Onde,
V2 = Tensão secundária
I2 = Corrente secundária
Cos ϕ = Fator de Potência
Pi = Perda de Ferro / Perda de núcleo
Pc = Perda de cobre
Um grande transformador de potência pode atingir eficiência em até 99.75% e um pequeno pode atingir eficiência em até 97.50%. Se a eficiência de um transformador de potência ficar na faixa de 98 a 99.50%, ela será considerada boa.
A necessidade de energia está aumentando aos trancos e barrancos. No caso da distribuição de energia, um transformador de energia é uma das ferramentas essenciais necessárias. Embora estes sejam projetados para maior eficiência, é alta a necessidade de mais eficiência com uma preocupação com o meio ambiente e menor uso de energia. A redução de perdas é o caminho para esse objetivo.
Aplicação de transformador de energia (transformador de energia em uma subestação)
Os transformadores são uma das inovações essenciais e mais incríveis no campo da Engenharia Elétrica. Os transformadores de força são os mais utilizados no sistema de distribuição de energia. Alguns dos aplicativos são -
- Os transformadores de força são usados em sistemas de geração e distribuição de energia.
- Transformadores de potência são usados em subestações. Uma subestação transforma tensões elétricas mais altas em tensões mais baixas, e um transformador de energia faz esse trabalho. estes são os dispositivos mais críticos de uma subestação de energia.
- Para reduzir as perdas de energia na transmissão de energia. Os transformadores ajudam a minimizar a energia e, portanto, a eletricidade pode ser fornecida em todas as áreas.
- Para aumentar e diminuir as tensões conforme a necessidade.
- Os transformadores de potência funcionam continuamente, garantindo alimentação para 24 * 7. Assim, quando precisamos fazer sempre, pode ser utilizado um transformador.
- Eles também são encontrados na aplicação em transformadores de aterramento, transformadores de isolamento.
Manutenção do transformador de potência
Os transformadores de energia são caros, volumosos e uma parte essencial de um sistema de distribuição de energia. Portanto, um transformador precisa de uma manutenção de alta qualidade. A manutenção pode ser de dois tipos - uma base diária e no momento da emergência. A manutenção regular é altamente recomendada para este tipo de transformador, que é colocado em uma subestação. Alguns tipos de manutenção são fornecidos abaixo -
Manutenção regular:
- Verificação do nível de óleo
- Para manter o nível de óleo no nível desejado.
- Para selar o vazamento, se for detectado.
- Para substituir o gel de sílica se a cor mudar para rosa.
Manutenção mensal:
- Nível de óleo para evitar danos.
- Para verificar as buchas.
- Limpeza do esqueleto.
Manutenção Semestral:
- Para verificar o IFT, DDA, flashpoints.
- Para verificar a acidez, teor de água e rigidez dielétrica.
Manutenção anual:
- Verifique a condição do óleo - a situação em termos de teor de umidade e rigidez dielétrica.
- Para verificar todos os interruptores de alarme e controle.
- Medir e verificar a conexão de aterramento.
- Verificação de buchas e limpeza.
- Para verificar um dispositivo de comunicado à imprensa.
Falha do transformador de energia
Um transformador elétrico típico é bastante complexo em seus circuitos. Um transformador de potência é mais complicado porque tem alguns elementos adicionais. Um transformador falha ao queimar ou desligar um transformador. A falha de um transformador pode ocorrer por vários motivos. Falhas mecânicas, manutenção periódica, calamidades naturais como raios podem levar um transformador à destruição.
- Os transformadores geram calor durante a operação. Se houver material de baixa qualidade para isolamento, o calor gerado levaria à queima.
- A condição de sobrecarga é outra causa para transformadores.
- Transformadores antigos podem causar falhas. Falhas mecânicas são proeminentes em transformadores antigos.
- Se o teor de umidade do óleo flutuar em relação aos valores nominais, isso também pode causar falhas.
A falha de energia pode ser evitada fazendo manutenção regular. As informações baseadas em falhas anteriores também ajudam a detectar sinais de falta de energia antes que o incidente ocorra.
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Olá, meu nome é Sudipta Roy. Eu fiz B. Tecnologia em Eletrônica. Sou um entusiasta da eletrônica e atualmente me dedico à área de Eletrônica e Comunicações. Tenho grande interesse em explorar tecnologias modernas, como IA e aprendizado de máquina. Meus escritos são dedicados a fornecer dados precisos e atualizados a todos os alunos. Ajudar alguém a adquirir conhecimento me dá imenso prazer.
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