O que são transformadores imersos em líquido?
Transformadores imersos em líquido são amplamente utilizados há muitos anos e são a escolha preferida para diversas aplicações. Os principais benefícios desses transformadores são sua alta eficiência e baixas perdas. Além disso, oferecem excelente confiabilidade e baixa necessidade de manutenção. Existem dois tipos principais de transformadores imersos em líquido:
- Hermético
- Conservador
Este artigo discute em detalhe os transformadores herméticos. Para aprender sobre o outro tipo, veja nosso artigo sobre transformador conservador.
Transformadores Elétricos Montados
Transformadores Hermeticamente Selados
Um transformador hermético é um transformador hermeticamente selado e preenchido com um fluido dielétrico como óleo mineral, óleo de silicone ou óleo sintético. Eles são utilizados em aplicações onde é crucial evitar a entrada de umidade, oxigênio ou outros contaminantes no tanque do transformador, preservando o óleo isolante (líquido dielétrico), o que resulta em maior vida útil e confiabilidade. Transformadores herméticos podem ser resfriados a ar ou resfriados a líquido, sendo frequentemente usados em ambientes perigosos. Diferentemente dos transformadores do tipo conservador, os herméticos não possuem tanque de expansão e podem ou não estar equipados com um dispositivo de alívio de pressão.
Os projetos de transformadores herméticos oferecem excelente desempenho de resfriamento. O óleo isolante proporciona resfriamento eficiente dos enrolamentos do transformador e do núcleo, ajudando a reduzir as perdas térmicas e prolongar a vida útil do transformador. Mais de 95% dos transformadores imersos em líquido utilizam óleo mineral como fluido isolante dielétrico.
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Design Hermético
Na engenharia elétrica, um design hermético é o processo de projetar dispositivos e sistemas que são resistentes a elementos externos como poeira, vapor de água e outros contaminantes transportados pelo ar. O termo "hermético" vem da palavra grega para "selado". Dispositivos herméticos são tipicamente usados em aplicações críticas onde a confiabilidade é primordial, como em equipamentos aeroespaciais e médicos. O design hermético envolve a criação de uma barreira entre o dispositivo e seu ambiente, tipicamente usando um selante ou junta. Esta barreira pode assumir muitas formas, mas deve ser forte o suficiente para resistir às forças da natureza e impedir que elementos indesejados entrem no dispositivo. O design hermético é uma parte essencial de muitos projetos de transformadores, pois ajuda a garantir que o transformador continue a funcionar corretamente mesmo em condições adversas.
Diferentes tipos de óleos usados em transformadores hermeticamente selados
O tipo de óleo usado pode ter um impacto significativo no desempenho, vida útil e confiabilidade do transformador. Existem quatro tipos principais de óleos usados com transformadores hermeticamente selados:
- Óleo mineral - o tipo mais comum de óleo de transformador. É um dielétrico altamente eficaz e possui excelentes propriedades térmicas.
- Óleo de silicone - também uma escolha popular para transformadores hermeticamente selados. Possui propriedades dielétricas muito boas e pode suportar temperaturas extremas. É comparativamente caro.
- Ésteres naturais - outra opção para transformadores hermeticamente selados. Eles têm excelente estabilidade térmica e são ambientalmente amigáveis.
- Ésteres sintéticos - o tipo mais caro de óleo de transformador, mas oferece o melhor desempenho em termos de resistência dielétrica e estabilidade térmica.
O tipo de óleo usado em um transformador hermeticamente selado é importante a considerar ao selecionar um transformador para aplicações de distribuição de energia, pois afetará suas características elétricas. Cada tipo de óleo tem suas próprias vantagens e desvantagens e estas devem ser consideradas.
Como Funcionam os Transformadores Imersos em Líquido
Transformadores de imersão em líquido usam um meio líquido, tipicamente óleo, para resfriamento e isolamento. Os enrolamentos e o núcleo são imersos no líquido, que fornece tanto suporte mecânico quanto isolamento elétrico. O líquido também ajuda a dissipar o calor, tornando os transformadores de imersão ideais para uso em aplicações de alta potência. Transformadores tipicamente têm dois ou mais enrolamentos, que são condutores acoplados indutivamente entre si (indução eletromagnética). Isso permite que o transformador transfira energia de um circuito para outro sem conectar fisicamente os dois circuitos. Quando usado em um transformador de imersão, os enrolamentos são enrolados em torno de um núcleo central, que é feito de um material com alta permeabilidade magnética (laminações de aço); isso aumenta a capacidade do transformador de armazenar energia em seu campo magnético, tornando-o mais eficiente. Os enrolamentos do transformador são tipicamente fabricados de cobre ou alumínio (o alumínio é mais barato, mas requer mais espaço porque sua classificação de condutividade é menor que a do cobre).
Vantagens e desvantagens dos transformadores herméticos imersos em líquido
Transformadores herméticos são quase livres de manutenção porque não há oportunidades para que umidade ou outros contaminantes entrem na unidade e causem corrosão ou contaminação do óleo. Os custos de manutenção são baixos, enquanto a vida útil de um transformador hermético pode ser bastante longa (>20 anos). Transformadores herméticos são eficientes, compactos e muito confiáveis.
Embora os transformadores herméticos ofereçam muitas vantagens, eles também apresentam algumas desvantagens. Unidades herméticas não são tão facilmente reparáveis quanto unidades do tipo conservador porque são seladas. Quebrar o selo de um transformador hermético não é aconselhável, pois as unidades nunca podem realmente ser seladas novamente sem um esforço significativo. A análise de óleo de um transformador hermético não é possível a menos que o selo seja quebrado (para obter uma amostra de óleo), o que significa que há menos técnicas de monitoramento de condição disponíveis para uso com este tipo de unidade.
Fatores a considerar ao especificar transformadores hermeticamente selados
Quando transformadores hermeticamente selados são necessários, há vários fatores a considerar para garantir que o transformador adequado seja selecionado para a aplicação correta. O selo hermético impede que oxigênio, nitrogênio e outros gases entrem ou saiam do invólucro do transformador, e é mantido por soldagem, brasagem ou soldagem do tanque do transformador e componentes. Os seguintes fatores devem ser considerados ao especificar um transformador hermeticamente selado:
- Ambiente - transformadores hermeticamente selados podem ser usados em aplicações internas ou externas. Considerações para extremos de temperatura, umidade, altitude e níveis de poluição devem ser levadas em conta ao selecionar um transformador hermeticamente selado.
- Temperatura - as temperaturas mínimas e máximas de operação devem estar dentro da faixa especificada do transformador.
- Carga - a carga deve estar dentro da capacidade especificada do transformador.
- Tensão - as tensões de entrada e saída devem estar dentro da faixa especificada do transformador.
- Frequência - as frequências de entrada e saída devem estar dentro da faixa especificada do transformador.
- Potência - a classificação de potência de entrada e saída deve estar dentro da faixa especificada do transformador. A potência elétrica é expressa em VA, kVA ou MVA.
- Eficiência - a eficiência mínima aceitável deve atender ou exceder a eficiência requerida da aplicação.
Considerações ao instalar um transformador hermeticamente selado
Transformadores hermeticamente selados são projetados para suportar temperaturas extremas e umidade, tornando-os ideais para uso em ambientes adversos. No entanto, transformadores herméticos requerem manutenção para mantê-los funcionando corretamente. A tarefa de manutenção mais importante é verificar regularmente os selos e juntas para quaisquer vazamentos ou danos. Esses selos são o que mantém o transformador hermético, então é vital que permaneçam intactos. Além disso, as conexões elétricas devem ser verificadas para quaisquer sinais de corrosão ou conexões soltas. Inspeções termográficas por infravermelho são úteis para identificar conexões elétricas soltas, e estas podem ser realizadas quando a unidade está em serviço.
Outra tarefa essencial de manutenção é verificar regularmente o nível de óleo do transformador. Transformadores hermeticamente selados dependem de um líquido isolante para resfriamento e isolamento. Se o nível de óleo ficar muito baixo, isso pode levar ao superaquecimento e/ou quebra do isolamento com falhas elétricas resultantes, tudo o que danificará o transformador. Uma verificação visual de vazamentos de óleo geralmente é suficiente para garantir que o nível de óleo não esteja diminuindo.
É importante manter os transformadores hermeticamente selados limpos. Com o tempo, poeira e sujeira podem se acumular na parte externa das partes e do tanque do transformador. Esses contaminantes podem eventualmente penetrar nos selos e causar problemas de vedação. Buchas elétricas devem ser mantidas limpas para reduzir a probabilidade de rastreamento ou fuga elétrica.
Fabricantes de Transformadores Herméticos
Transformadores herméticos são fabricados por muitas empresas, e cada uma tem seus próprios pontos fortes e fracos. Alguns dos maiores fabricantes incluem General Electric, ABB, Trafo Union e Siemens.
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://faradypowertransformer.wordpress.com/tag/oil-immersed-transformer