Qual é a estrutura do transformador imerso em óleo?

Visão Geral de Alto Nível: Os Dois Sistemas Principais
Um transformador imerso em óleo consiste em dois sistemas fundamentais alojados em conjunto:

A Parte Ativa (Núcleo e Enrolamentos): O coração do transformador, onde ocorrem a indução eletromagnética e a transformação de tensão.

O Tanque e Sistema de Arrefecimento: O corpo e o sistema de suporte vital, que fornece isolamento, arrefecimento e proteção para a parte ativa.

relações:

1. A Parte Ativa (Núcleo e Enrolamentos)
Este é o conjunto que é abaixado no tanque principal.

Núcleo: Feito de finas laminações de aço silício de alta qualidade (orientado ao grão). As laminações são isoladas umas das outras para reduzir as perdas de energia devido às correntes parasitas.

Função: Fornece um caminho de baixa relutância para o fluxo magnético, ligando os enrolamentos primário e secundário.

Forma: Tipicamente um tipo de núcleo fechado (como um retângulo simples ou "núcleo enrolado") para melhor eficiência.

Enrolamentos (Bobinas): Estes são condutores enrolados em torno dos ramos do núcleo. Existem sempre pelo menos dois conjuntos: Alta Tensão (AT) e Baixa Tensão (BT).

Material do Condutor: Feito de cobre ou alumínio, isolado com papel ou esmalte.

Disposição: O enrolamento de BT é colocado mais perto do núcleo, com o enrolamento de AT enrolado concentricamente fora dele. Isso reduz a quantidade de isolamento necessária entre o enrolamento de BT e o núcleo aterrado.

Isolamento: Espaçadores e barreiras-chave feitos de cartão prensado e papel isolante são usados para separar os enrolamentos uns dos outros e do núcleo, e para fornecer estabilidade mecânica.

Comutador de Derivação: Um dispositivo que permite que o número de espiras em um dos enrolamentos (geralmente o AT) seja ajustado, alterando assim a relação de tensão.

Comutador de Derivação Fora de Carga (Comutador de Derivação Desenergizado - DETC): O ajuste só pode ser feito quando o transformador está desenergizado.

Comutador de Derivação Em Carga (OLTC): Pode ajustar as derivações enquanto o transformador está energizado e fornecendo carga. Este é um componente complexo, frequentemente alojado em um compartimento separado do tanque principal para evitar a contaminação do óleo principal.

2. O Tanque e Sistema de Arrefecimento
Tanque Principal: Um tanque de aço soldado robusto que serve como o recipiente primário para a parte ativa e o óleo isolante. É projetado para ser hermético.

Óleo do Transformador: Um óleo mineral altamente refinado ou óleo éster sintético que preenche o tanque.

Funções:

Isolamento: É um meio dielétrico superior, isolando os enrolamentos energizados uns dos outros e do tanque aterrado.

Arrefecimento: Circula por convecção natural (ou é bombeado), absorvendo o calor do núcleo e dos enrolamentos e dissipando-o através das paredes do tanque e dos radiadores.

Radiadores e Tubos: Painéis aletados ou bancos de tubos fixados ao tanque principal para aumentar a área de superfície para dissipação de calor. O óleo circula através destes, e o calor é transferido para o ar circundante.

Ventiladores de Arrefecimento: Para transformadores maiores, os ventiladores são montados nos radiadores para forçar o ar sobre eles, aumentando significativamente a taxa de arrefecimento. Isso é conhecido como arrefecimento a ar forçado.

Bombas de Óleo: Em transformadores grandes, as bombas são usadas para forçar a circulação do óleo, melhorando a eficiência da transferência de calor.

3. Acessórios de Proteção e Monitoramento
Estes são cruciais para a operação segura e confiável do transformador.

Conservador (Tanque de Expansão): Um tanque cilíndrico menor montado acima do tanque principal e conectado a ele por meio de um tubo. É apenas parcialmente preenchido com óleo.

Função: Permite que o tanque principal seja completamente preenchido com óleo. À medida que o óleo aquece e se expande, ou esfria e se contrai, o nível de óleo no conservador sobe e desce, evitando o acúmulo de pressão ou a formação de vácuo no tanque principal.

Respirador: Um pequeno recipiente fixado ao conservador, preenchido com um material absorvente de umidade, como gel de sílica. À medida que o transformador "respira" devido aos ciclos de temperatura, o ar que passa pelo respirador é seco, impedindo que a umidade entre no óleo e degrade suas propriedades isolantes. O gel de sílica é azul quando seco e fica rosa quando saturado com umidade.

Relé Buchholz: Um relé muito importante acionado por gás instalado no tubo entre o tanque principal e o conservador.

Função: Detecta falhas internas. Falhas menores geram bolhas de gás lentas que se acumulam no relé, acionando um alarme. Falhas graves causam uma súbita onda de óleo, que desarma os disjuntores do transformador para desconectá-lo do fornecimento. É um dispositivo de proteção primário.

Relé de Pressão Súbita: Uma alternativa moderna ou suplemento ao relé Buchholz que detecta ondas de pressão rápidas dentro do tanque causadas por uma falha interna importante.

Bucha: Isoladores de alta tensão, porcelana ou compósitos que permitem que as conexões elétricas dos enrolamentos de AT e BT passem pela parede do tanque e se conectem