Você conhece os tipos de refrigeração dos transformadores?
Os transformadores são providos de um sistema de resfriamento para limitar a temperatura dos materiais isolantes empregados a níveis adequados às suas classes térmicas, de forma a garantir uma vida útil longa ao equipamento. As normas vigentes especificam estes limites e metodizam os ensaios. Se você não sabe como funciona um transformador, te aconselho ler primeiro ESSE ARTIGO.
A parte ativa do transformador é composta de enrolamentos e núcleo que produzem o calor (ou perdas) e de isolações e ferragens, sendo envolvida pelo líquido isolante (normalmente óleo mineral). O resfriamento se processa em equilíbrio dinâmico pela transferência de calor da parte ativa ao óleo envolvente e deste ao meio ambiente através dos radiadores.
Como o transformador resfria o óleo?
Índice de Conteúdo
O óleo efetua uma circulação ascendente por convecção natural ao aumentar a temperatura em contato com a parte ativa e descendente ao diminui-la em contato com a superfície interna dos radiadores. A superfície externa dos radiadores é resfriada por convecção natural do ar ambiente. Nas transferências de calor por convecção, fluxo de calor significa a quantidade de calor trocada entre os meios por unidade de área e por unidade de tempo e é função do gradiente de temperatura.
A ventilação forçada do ar sobre os radiadores aumenta a taxa de transferência de calor, diminuindo a diferença de temperatura necessária para um mesmo fluxo de calor entre os mesmo e consequentemente reduzindo as máximas temperaturas.
Portanto podem-se aumentar as perdas produzidas nos enrolamentos, aumentando-se o fluxo de calor até que as temperaturas limites sejam novamente atingidas. Portanto pode-se aumentar a potência nominal do transformador, ou seja, a carga pode drenar uma corrente maior.
A rotação do motor dos ventiladores, o diâmetro e aerodinâmica da hélice determinam a vazão de ar e nível de ruído desejado numa ventilação forçada.
Refrigeração dos transformadores
O resfriamento pode se processar em trocadores de calor óleo/ar ou óleo/água quando limitações de espaço forem especificadas. A circulação forçada do líquido isolante por meio de bombas é utilizada quando as perdas de carga hidráulica nos canais dos enrolamentos, radiadores, tubulações e válvulas assim o exigem, de forma a manter a eficiência das trocas térmicas.
Quando são combinados métodos de resfriamento por convecção natural e forçado do óleo (ex.: baterias de radiadores) a bomba deve ser helicoidal (a hélice), para permitir a circulação natural do óleo com pequena resistência hidráulica na bomba parada. Nos trocadores de calor, em que a perda de carga hidráulica nos elementos de radiação é maior, podem ser empregadas as bombas centrífugas para a circulação forçada do óleo.
Nos trocadores de calor, o meio refrigerante externo (ar ou água) também tem circulação forçada. Os transformadores com fluxo de óleo dirigido são geralmente providos de bombas para aumentar a velocidade de circulação do óleo nos caminhos não preferenciais ou com maior perda hidráulica, aumentando a taxa de troca de calor entre estes enrolamentos e óleo circundante.
Tipos de refrigeração dos transformadores
Os tipos de refrigeração dos transformadores são informados nas placas de identificação desses equipamentos através de uma sigla de quatro letras com os seguintes significados:
Primeira letra:
Natureza do meio isolante de resfriamento interno em contato com os enrolamentos:
O = óleo mineral ou líquido isolante sintético de ponto de combustão ≤ 300 °C;
Segunda letra:
Natureza da circulação do meio de resfriamento dos enrolamentos:
N = circulação natural por convecção onde o óleo mais quente sobe e perde calor ao passar pelos radiadores;
D ou F = circulação dirigida/forçada (ventiladores, bombas).
Terceira letra:
Meio de resfriamento externo:
A = ar;
W = água.
Quarta letra:
Natureza da circulação do meio de resfriamento externo:
N = convecção natural;
F = circulação forçada (ventiladores, bombas)
ONAN – Óleo natural, ar natural
ONAF – Óleo natural, ar forçado
OFAN – Óleo forçado, ar natural / ODAN – Óleo dirigido/forçado, ar natural
OFAF – Óleo forçado, ar forçado / ODAF – Óleo dirigido/forçado, ar forçado
OFWF – Óleo forçado, água forçada / ODWF – Óleo dirigido/forçado, água forçada
