Quais são os principais componentes de um transformador imerso em óleo?
Essencial:
O núcleo é normalmente feito de aço laminado e fornece um caminho para o fluxo magnético. Aumenta a eficiência da transferência de energia entre os enrolamentos primário e secundário.
Enrolamentos:
Os transformadores possuem dois conjuntos de enrolamentos: primário e secundário. O enrolamento primário está conectado à tensão de entrada, enquanto o enrolamento secundário está conectado ao circuito de saída. Esses enrolamentos são geralmente feitos de cobre ou alumínio.
Material isolante:
Materiais de isolamento são usados para separar e isolar os componentes condutores, como os enrolamentos e o núcleo. Isto é crucial para evitar falhas elétricas e garantir a operação segura do transformador.
Óleo:
O óleo serve tanto como meio de resfriamento quanto como material isolante em
transformador imerso em óleo . Ajuda a dissipar o calor gerado durante a operação e fornece isolamento adicional. O óleo também atua como meio de extinção de arcos em caso de falha.
Tanque:
O tanque abriga o núcleo, os enrolamentos e o óleo. Normalmente feito de aço, é vedado para evitar a entrada de umidade e contaminantes. O tanque fornece suporte mecânico e proteção para os componentes do transformador.
Relé Buchholz:
O relé Buchholz é um dispositivo de proteção instalado no circuito de óleo. Ele detecta e responde a falhas internas, como superaquecimento ou presença de gás gerado por uma falha. O relé pode iniciar um alarme ou desarmar o transformador para evitar maiores danos.
Tanque Conservador:
O tanque conservador é um tanque de expansão conectado ao tanque principal. Acomoda mudanças no volume de óleo devido a variações de temperatura, ajudando a manter uma pressão interna estável e evitando a entrada de umidade.
Comutador:
Alguns transformadores são equipados com comutadores, permitindo o ajuste da relação de espiras. Este recurso permite a regulação de tensão, garantindo um nível de tensão consistente no enrolamento secundário sob condições variáveis de carga.
Respiradouro:
O respiro é um dispositivo acoplado ao tanque do conservador, evitando a entrada de umidade no transformador. Normalmente contém dessecantes para absorver a umidade do ar aspirado para dentro do transformador durante a expansão e contração do óleo.
Dispositivo de alívio de pressão:
Este dispositivo foi projetado para liberar o excesso de pressão que pode se acumular dentro do transformador durante condições anormais. Ajuda a evitar danos ao transformador e ao tanque.
Como o óleo serve como meio de resfriamento no transformador imerso em óleo?
O óleo serve como meio de resfriamento em
transformador imerso em óleo através de uma combinação de condução, convecção e radiação. Aqui está um resumo de como esse processo de resfriamento ocorre:
Geração de calor:
Durante a operação normal de um transformador, ocorrem perdas de energia elétrica devido à resistência dos condutores nos enrolamentos e às propriedades magnéticas do núcleo. Essas perdas se manifestam como calor.
Condução:
O calor gerado nos enrolamentos e no núcleo é conduzido para o óleo isolante circundante. Os transformadores são projetados com materiais que possuem boa condutividade térmica para facilitar a transferência eficiente de calor.
Convecção:
A convecção natural é um mecanismo significativo para resfriamento em transformadores imersos em óleo. À medida que o óleo absorve o calor, torna-se menos denso e sobe, criando uma circulação natural. O óleo aquecido move-se para cima e o óleo mais frio e denso das partes superiores do transformador flui para baixo para substituí-lo. Este fluxo convectivo ajuda a distribuir o calor dentro do transformador.
Convecção forçada:
Em transformadores maiores ou sujeitos a cargas pesadas, a convecção natural pode não ser suficiente. A convecção forçada é obtida usando ventiladores de resfriamento. Esses ventiladores estão estrategicamente posicionados dentro do transformador para melhorar a circulação do óleo. Freqüentemente, eles são controlados por sensores de temperatura para serem ativados quando necessário.
Superfícies de resfriamento:
As superfícies externas do tanque do transformador atuam como superfícies de resfriamento. O calor é transferido do óleo para o tanque e de lá é irradiado para o ambiente circundante. Alguns transformadores possuem estruturas de resfriamento adicionais, como radiadores ou aletas, fixadas ao tanque para aumentar a área de superfície e melhor dissipação de calor.
Tanque Conservador:
Muitos
transformador imerso em óleo incluem um tanque conservador conectado ao tanque principal. O tanque conservador fornece espaço para a expansão e contração do óleo conforme sua temperatura muda. Esse recurso ajuda a manter uma pressão interna estável e evita a entrada de umidade e ar no transformador, garantindo um resfriamento eficiente.
Radiação:
O calor também é dissipado através da radiação das superfícies externas do tanque do transformador. Isto é particularmente relevante quando o transformador opera em temperaturas elevadas e a radiação se torna um fator mais significativo no processo geral de resfriamento.