Tipos y características de transformadores tipo seco

Los transformadores de tipo seco requieren un mantenimiento mínimo para proporcionar muchos años de servicio confiable y sin problemas.

Un transformador de tipo seco no tiene partes móviles y es un dispositivo de estado sólido completamente estático, en condiciones normales de operación, generalmente asegura una vida larga y sin problemas. A diferencia de los transformadores inmersos en líquido que se enfrían con dieléctrico líquido resistente al fuego o en aceite, las unidades de tipo seco utilizan solo sistemas de aislamiento de alta temperatura ambientalmente seguros, CSA y UL.

Los transformadores de tipo seco proporcionan una fuente de energía segura y confiable que no requiere bóvedas a prueba de incendios, recipientes de recolección o ventilación de gases tóxicos. Estos importantes factores de seguridad permiten la instalación de transformadores de tipo seco en edificios cercanos a la carga, lo que mejora la regulación general del sistema y reduce las costosas pérdidas en la línea secundaria (Baja tensión).

Los transformadores resistentes al fuego o tipo «resina fundida» (encapsulados en resina) son muy adecuados para la instalación en edificios de gran altura, hospitales, túneles subterráneos, escuelas, fábricas de acero, plantas químicas y lugares donde la seguridad contra incendios es una gran preocupación.

Los transformadores secos han demostrado a lo largo de los años ser altamente confiables,  «Tipo seco» simplemente significa que se enfría con la ventilación de aire normal. El transformador de tipo seco no requiere un líquido como aceite o silicona o cualquier otro líquido para enfriar el núcleo eléctrico y las bobinas. Los transformadores de tipo seco cambian la tensión (aumentando o reduciendo) y el dispositivo de aislamiento se enfría por aire en lugar de refrigerarse por líquido. La carcasa del transformador está ventilada para permitir que el aire fluya y enfríe la bobina (s).

Los transformadores de tipo seco difieren de las unidades inmersas en líquido en muchas cosas, y las normas industriales por separado se aplican a su diseño, construcción y mantenimiento.

Los transformadores de tipo seco son adecuados para aplicaciones en interiores y al aire libre en cualquier lugar que la seguridad y confiabilidad sean importantes. Los conductos de refrigeración en los devanados permiten que el calor se disipe en el aire.

Los transformadores de tipo seco pueden operar en interiores bajo casi todas las condiciones ambientales para edificios comerciales e instalaciones de fabricación livianas. Para operaciones al aire libre, un gabinete de transformador de tipo seco generalmente tendrá rejillas para la ventilación. Sin embargo, estos transformadores pueden verse afectados por entornos hostiles (suciedad, humedad, humos corrosivos, polvo conductor, etc.) porque los devanados están expuestos al aire.

Otros tipos de transformadores de tipo seco para entornos hostiles incluyen unidades de bobina moldeada, unidades de resina moldeada y unidades encapsuladas a presión al vacío (VPE), a veces con un barniz de silicona. A menos que las unidades de tipo seco estén completamente selladas, los conjuntos de núcleo / bobina y/o plomo deben limpiarse periódicamente, incluso en ambientes no hostiles, para evitar la acumulación de polvo y otros contaminantes a lo largo del tiempo.

Tipo de transformadores de tipo seco:

Existen varios métodos de construcción diferentes utilizados en la fabricación de transformadores de tipo seco. Cada uno de estos tipos diferentes es adecuado para entornos o aplicaciones particulares. Si está buscando protección de corona y mayor resistencia mecánica, un transformador de tipo seco VPI sería su mejor opción. Pero, si se encuentra en un entorno hostil, un transformador de bobina epoxica fundida puede ser su respuesta.

Transformadores de tipo seco – Abierto:

Estos transformadores son de construcción con un método de inmersión y horneado. Se logra precalentando el conductor y luego sumergiéndolos en barniz a una temperatura elevada. Las bobinas se hornean para curar el barniz.

transformador seco

Transformadores de tipo seco – impregnado con presión de vacío (VPI)

Los transformadores VPI son construcciones con aislamiento a alta temperatura que excede la clasificación de fluidos de celulosa o clase ‘O’ y ‘K’. Están compuestos de materiales de alta temperatura recubiertos con sellador de poliéster de alta temperatura y resistente a la humedad.

transformador seco VPI 2

El sellador de poliéster se aplica típicamente con un proceso de impregnación a presión de vacío. Se usan en diversos entornos comerciales e industriales durante décadas. Generalmente se califican hasta 30 MVA.

Transformadores de tipo seco – encapsulado a presión al vacío (VPE)

Los transformadores de tipo seco VPE son similares a los transformadores VPI, pero emplean una resina hecha de silicona en lugar de poliéster. El VPE incluye varios procesos de inmersión para encapsular el conjunto de la bobina y luego el recubrimiento se cura en un horno. El recubrimiento de resina es más grueso, algunas veces hasta en un factor de cuatro. Los transformadores VPE son altamente resistentes a ambientes húmedos y cáusticos. Estos VPE son ideales para ambientes hostiles como ácidos, álcalis y cloruros. También son resistentes a los efectos del agua salada y la alta humedad.

Transformadores de tipo seco – Encapsulado en resina

En el diseño de la bobina de fundición, las bobinas se moldean sólidamente en resina bajo vacío en un molde. Los procesos de bobinado controlados por electrónica avanzada también aseguran una distribución uniforme y un alto nivel de precisión.

transformador seco resina epoxica 2Los transformadores de bobina fundida son confiables, tienen un alto control de cortocircuito y pueden exponerse a condiciones extremas con un mantenimiento mínimo. Se usan dentro de edificios y túneles, en barcos, plataformas y grúas marinas, plantas procesadoras de alimentos, plantas nucleares y la industria minera.

Calidad de los Transformadores de tipo seco:

Los transformadores de tipo seco pueden tener sus devanados aislados de varias maneras. Un método básico es precalentar las bobinas del conductor y luego, cuando se calienta, sumergirlas en barniz a alta temperatura.

Las bobinas se hornean para curar el barniz. Este proceso es un método que ayuda a asegurar la penetración del barniz. Los conductos de refrigeración en los devanados proporcionan una forma eficiente y económica de eliminar el calor producido por las pérdidas eléctricas del transformador al permitir que el aire fluya a través de las aberturas de los conductos.

Este sistema de aislamiento de tipo seco funciona satisfactoriamente en la mayoría de las condiciones ambientales y también se sella con una mezcla de resina epoxica. Otra versión del transformador de tipo seco es un sistema de aislamiento de bobina moldeada. Se usa cuando es recomendable agregar resistencia y protección de la bobina. Este tipo de transformador se usa en lugares donde los ambientes son duros, como plantas de cemento y químicas e instalaciones al aire libre donde la humedad, la sal en aerosol, los gases corrosivos, el polvo y las partículas de metal pueden destruir otros tipos de transformadores de tipo seco.

Estas unidades de bobina de fundición son más capaces de soportar grandes picos de energía, tales como sobrecargas frecuentes pero breves los transformadores sirven a sistemas de tránsito y maquinaria industrial diversa. Las unidades de bobinas fundidas ahora se están utilizando donde anteriormente solo unidades llenas de líquido estaban disponibles para entornos hostiles. Pueden tener los mismos altos niveles de BIL al tiempo que proporcionan una amplia protección de las bobinas y los cables que van a los terminales.

Transformador de tipo seco según ANSI / EEE C57.96-1989 que le permite tener una expectativa de vida de 20 años para el sistema de aislamiento en un transformador. Para transformadores de tipo seco con una temperatura de 220 ° C, sistema aislante y una temperatura de punto caliente de bobinado de 220 ° C, y sin condiciones de funcionamiento inusuales presentes, la expectativa de vida de 20 años es un tiempo razonable. Sin embargo, debido a la degradación del aislamiento, un transformador podría fallar antes de 20 años. La mayoría de los transformadores de tipo seco con subida de temperatura de 150 ° C están construidos con sistemas de aislamiento a 220 ° C. El funcionamiento de un transformador de este tipo a una tasa de kVA nominal de manera continua con un ambiente promedio de 30 ° C debe equivaler a una vida útil «normal». La vida útil de un transformador aumenta apreciablemente si la temperatura de funcionamiento es inferior a la clasificación de temperatura máxima del aislamiento. Sin embargo, debe reconocer que la esperanza de vida de los transformadores que operan a diferentes temperaturas no se conoce con exactitud. Las condiciones de carga fluctuantes y los cambios en la temperatura ambiente lo hacen difícil, si no imposible.

Transformadores tipo seco – Clases de aislamiento

Los transformadores de tipo seco están disponibles en tres clases generales de aislamiento. Las principales características del aislamiento son proporcionar resistencia dieléctrica y ser capaz de soportar ciertos límites térmicos. Las clases de aislamiento son:

  • 220 ° C (Clase R).
  • 180 ° C (Clase H),
  • 155 ° C (Clase F).
  • 130 ° C (Clase B).
  • 105 ° C (Clase A).

El transformador a 115 ° C se amortizará a sí mismo sobre el transformador de 150 ° C en 2 años o menos (1 año si se opera al 90% de la carga completa).

El transformador a 80 ° C requiere una operación al 75% o más de la carga completa para un reembolso en 2 años, y al 100% de carga en 1 año con respecto al transformador a 150 ° C. Si se opera de forma continua al 80% o más de la carga completa, el transformador de 80 ° C tendrá una recuperación de la inversión con respecto a el transformador de 115 ° C en 2 años o menos.

Debe tener en cuenta que en cargas inferiores al 50% de la carga completa, esencialmente no hay reembolso para el transformador de 115 ° C o 80 ° C sobre el transformador de 150 ° C.

También en cargas inferiores al 40% los transformadores de aumento de temperatura inferior son menos eficiente que los transformadores de 150 ° C. Por lo tanto, no solo no hay recuperación de la inversión, sino que el costo operativo anual es mayor.

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