Transformadors de potència: modes de funcionament nominal i valors

Mode de funcionament nominal

El mode de funcionament nominal del transformador és el mode per al qual el fabricant va dissenyar el transformador. Les condicions determinants per al mode nominal de funcionament del transformador són: la tensió nominal, la potència, els corrents i la freqüència indicats a la seva placa d'identificació, així com les condicions nominals del medi de refrigeració.

Tensió nominal dels bobinatges

Les tensions nominals dels bobinats del transformador són aquelles tensions a les quals estan dissenyades per al funcionament normal. Per als transformadors reductors, les tensions nominals dels bobinats primaris són iguals a les tensions nominals de les xarxes elèctriques corresponents, és a dir. receptors elèctrics.

Per als transformadors augmentadors i reductors connectats directament a les barres o terminals del generador, les tensions nominals dels bobinats primaris són un 5% superiors a les tensions nominals de la xarxa corresponent.En els bobinats secundaris, la tensió nominal és la tensió de fase que s'obté als borns dels bobinats secundaris del transformador quan està sense càrrega i quan s'aplica la tensió primària nominal als borns del bobinat primari.

La superació de la tensió subministrada als borns de la sortida principal o qualsevol branca del bobinat primari no es permet més del + 5% de la tensió indicada a la placa d'identificació del transformador per a la sortida principal o per a aquesta branca.

Força nominal

La potència nominal d'un transformador és la potència a la qual el transformador es pot carregar contínuament al llarg de la seva vida útil, normalment se suposa que és de l'ordre de 20 a 25 anys.

La potència nominal del transformador està relacionada amb les condicions de temperatura, és a dir, depèn de la temperatura d'escalfament admissible dels seus bobinatges, de les condicions de refrigeració del transformador, etc. Coneixem aquestes condicions de temperatura amb més detall.

La majoria dels transformadors estan refrigerats per oli (transformadors d'oli). En aquests transformadors, els nuclis magnètics amb bobinatges es troben en dipòsits d'acer plens d'oli de transformador, que és un oli aïllant mineral derivat del petroli. La calor alliberada als bobinatges i al nucli magnètic del transformador durant el seu funcionament es transfereix amb l'ajuda d'oli al medi que refreda el transformador: aire (refrigeració per aire) o aigua (refrigeració per aigua).

Per als transformadors d'oli refrigerats per aire instal·lats a zones on la temperatura de l'aire més alta arriba a + 35 ° C, l'augment de la temperatura mitjana dels bobinatges per sobre de la temperatura de l'aire no ha de superar els + 70 ° C (mesurat pel mètode de resistència).Per als transformadors domèstics, l'augment de temperatura dels bobinats, igual a + 70 ° C, correspon a la seva càrrega nominal. A una temperatura de l'aire de + 35 ° C, la temperatura mitjana d'escalfament dels bobinatges del transformador és de 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Si durant el funcionament la temperatura d'escalfament dels bobinatges del transformador es manté constantment a + 105 ° C, aleshores, com mostren els estudis dels fabricants, la seva vida útil no superarà diversos anys. Tanmateix, a la càrrega nominal del transformador, la temperatura d'escalfament dels bobinatges + 105 ° C serà constant només si la temperatura de l'aire és constant, igual a + 35 ° C.

En realitat, la temperatura de l'aire ambient mai és constant, sinó que canvia tant durant el dia com durant tot l'any, per això la temperatura d'escalfament dels bobinatges del transformador varia en el rang de + 105 ° C a algun valor inferior. Això allarga naturalment la vida útil del transformador. Per tant, la temperatura màxima del bobinat esmentada + 105 ° C s'ha d'entendre com el límit superior de la temperatura mitjana, mesurada per resistència, admissible per al funcionament segur del transformador durant diverses hores al dia durant aquells relativament pocs dies en què la temperatura ambient arriba al màxim + 35 ° C.

En transformadors sense circulació forçada d'oli, el major augment de temperatura de les capes superiors d'oli (a la coberta) per sobre de la temperatura ambient no ha de superar els 60 ° C. A una temperatura ambient de + 35 ° C, això correspon a la màxima alta. observada (per termòmetre) temperatura de l'oli + 95 ° C.Per als transformadors amb circulació forçada d'oli, per exemple amb refrigeració oli-aigua, la temperatura de l'oli a l'entrada del refrigerador d'oli no es permet superior a 70 ° C. Per als transformadors amb refrigeració oli-aire, la temperatura màxima permesa de l'oli es determina a partir de el fabricant.

Dit això, la potència nominal del transformador s'ha d'entendre com la potència fins a la qual un transformador instal·lat a l'exterior es pot carregar permanentment, en condicions de temperatura nominal del medi de refrigeració, amb refrigeració per aire, definida com la temperatura de l'aire que varia. naturalment durant l'any. Per a altres tipus de refrigeració, les condicions de temperatura nominal del medi de refrigeració les determinen els fabricants de transformadors.

Tingueu en compte que prèviament la potència nominal dels transformadors instal·lats a l'exterior es recalculava en funció de la temperatura mitjana anual de l'aire de refrigeració. Com a resultat del recàlcul, a una temperatura ambiental mitjana anual inferior a + 5 ° C, la potència nominal del transformador augmenta, i a una temperatura mitjana anual superior a + 5 ° C, al contrari, es redueix.

Els estudis sobre l'efecte de la viscositat de l'oli en el refredament dels transformadors mostren que aquest recàlcul no és necessari, ja que a baixa temperatura de l'aire augmenta la viscositat de l'oli, com a resultat de la qual cosa es deteriora la transferència de calor dels bobinatges i a una temperatura de l'aire elevada. , al contrari, la viscositat de l'oli disminueix i augmenta la transferència de calor dels bobinats del transformador.

A més de les instal·lacions a l'aire lliure, els transformadors refrigerats per aire es col·loquen sovint en habitacions tancades sense calefacció, cambres, en les quals la ventilació natural es proporciona normalment amb el subministrament d'aire fred i l'eliminació d'aire escalfat a través de forats de ventilació especials a la part inferior i superior del la cambra, respectivament. Malgrat la ventilació, les condicions de refrigeració dels transformadors de les cambres són encara pitjors que les instal·lades a l'exterior, fet que redueix una mica la seva vida útil. Tanmateix, els transformadors instal·lats en cambres amb ventilació natural es poden carregar contínuament a la seva potència nominal a temperatures mitjanes anuals de l'aire de la cambra de fins a 20 °C.

Els corrents nominals dels bobinats primari i secundari del transformador s'anomenen corrents determinats per les potències nominals dels bobinats respectius.

Sota càrrega nominal entenent la càrrega igual al corrent nominal.

En el mode de funcionament del transformador sense sobrecàrrega en qualsevol posició de l'interruptor, així com per a qualsevol valor de la tensió subministrada al bobinatge primari (però no superior a + 5% del valor de tensió d'aquesta aixeta), el bobinatge secundari del transformador no es pot carregar per sobre del corrent nominal.