Quais são os métodos de refrigeração de um transformador trifásico montado em pedestal?

Ei! Como fornecedor de transformadores trifásicos montados em bloco, muitas vezes sou questionado sobre os métodos de resfriamento desses transformadores. Então, pensei em escrever uma postagem no blog para compartilhar alguns insights sobre esse tópico.

Primeiro, vamos entender por que o resfriamento é tão importante para transformadores trifásicos montados em bloco. Esses transformadores trabalham duro, convertendo energia elétrica de um nível de tensão para outro. Durante este processo, eles geram calor. Se o calor não for gerenciado adequadamente, pode levar à redução da eficiência, à vida útil mais curta e até mesmo a falhas potenciais.

1. Óleo - Resfriamento Imerso

Um dos métodos de resfriamento mais comuns para transformadores trifásicos montados em bloco é o resfriamento imerso em óleo. Neste método, o núcleo e os enrolamentos do transformador são submersos em um óleo isolante especial.

O óleo serve a vários propósitos. Em primeiro lugar, é um excelente isolante, evitando rupturas elétricas entre as diferentes partes do transformador. Em segundo lugar, possui boas propriedades de transferência de calor. À medida que o transformador gera calor, o óleo o absorve. O óleo aquecido então sobe até o topo do tanque do transformador.

Existem dois tipos principais de sistemas de resfriamento imersos em óleo:

um. Circulação Natural de Óleo (ONAN)

Num sistema ONAN, o óleo circula naturalmente. O calor faz com que o óleo se expanda e suba, e o óleo mais frio do fundo do tanque entra para substituí-lo. Este processo de convecção natural ajuda a transferir calor do núcleo e dos enrolamentos para a superfície externa do tanque do transformador. O tanque geralmente é projetado com aletas para aumentar a área de superfície e melhor dissipação de calor para o ar circundante.

b. Circulação Forçada de Óleo (OFAF)

Para transformadores maiores ou que operam sob cargas pesadas, utiliza-se a circulação forçada de óleo. Num sistema OFAF, bombas são utilizadas para circular o óleo mais rapidamente. O óleo é bombeado através de radiadores externos, onde o calor é transferido para o ar. Os ventiladores são frequentemente usados ​​para soprar ar sobre os radiadores para melhorar o processo de resfriamento. Este método pode lidar com cargas de calor muito maiores em comparação com ONAN.

2. Ar - Resfriamento

O resfriamento a ar é outra opção para transformadores trifásicos montados em bloco, especialmente para unidades menores ou em aplicações menos exigentes.

um. Resfriamento de Ar Natural (AN)

No resfriamento a ar natural, o calor do transformador é dissipado diretamente para o ar circundante por meio de convecção. O transformador é projetado com uma grande área superficial, muitas vezes com aletas, para aumentar o contato com o ar. À medida que o ar ao redor do transformador aquece, ele sobe e o ar mais frio entra para substituí-lo. Este movimento natural do ar ajuda a dissipar o calor.

b. Resfriamento de Ar Forçado (AF)

O resfriamento por ar forçado usa ventiladores para soprar ar sobre o transformador. Os ventiladores aumentam o fluxo de ar ao redor do transformador, melhorando o processo de transferência de calor. Este método pode fornecer um resfriamento mais eficaz do que o resfriamento com ar natural, especialmente para transformadores com classificações de potência mais altas. É frequentemente usado em combinação com outros métodos de resfriamento para obter desempenho ideal.

3. Água - Resfriamento

O resfriamento a água é um método de resfriamento mais avançado e eficiente, normalmente usado para transformadores trifásicos montados em bloco de alta potência.

Em um sistema de resfriamento a água, a água é usada como refrigerante. A água circula por tubos ou canais do transformador, absorvendo calor do núcleo e dos enrolamentos. A água aquecida é então bombeada para um trocador de calor externo, onde o calor é transferido para o ar ou outro meio de resfriamento.

O resfriamento a água tem várias vantagens. A água tem uma elevada capacidade de calor específico, o que significa que pode absorver uma grande quantidade de calor sem um aumento significativo de temperatura. Isto permite um resfriamento mais eficiente em comparação com sistemas à base de ar ou óleo. No entanto, os sistemas de refrigeração a água são mais complexos e caros de instalar e manter.

4. Sistemas de refrigeração híbridos

Às vezes, uma combinação de diferentes métodos de resfriamento é usada para obter os melhores resultados. Por exemplo, um transformador pode usar resfriamento imerso em óleo para o resfriamento da base e, em seguida, adicionar resfriamento forçado com ar ou água para dissipação de calor adicional durante picos de carga.

Os sistemas de resfriamento híbridos podem fornecer flexibilidade para lidar com diferentes condições operacionais. Eles também podem ajudar a otimizar a relação custo-benefício da solução de resfriamento, já que o método de resfriamento mais adequado pode ser usado dependendo da carga e das condições ambientais.

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Referências

• Engenharia de transformadores de energia elétrica, por J. Lewis Blackburn
• Princípios de projeto de transformadores: com aplicações para transformadores de potência de núcleo, por John G. Kirtley Jr.