Otimização de perda de carga do transformador (Pk): condutores CTC e mitigação de perda parasita

Formulação detalhada de perdas ôhmicas I²R, perdas por correntes parasitas em enrolamentos (Pwe), perdas parasitas em peças de fixação estruturais (Pws), condut

1. Estrutura de perda de carga de acordo com IEC 60076-1

A perda total de carga (Pk) na corrente nominal consiste em perdas de resistência ôhmica CC e perdas parasitas:

Pk = Pdc + Pstray = I2 Rdc + Pwe + Pws

Detalhamento dos Componentes de Perda:

  • Pdc: Perda de resistência I2 R de corrente contínua em condutores de cobre ou alumínio.
  • Pwe: Perdas por correntes parasitas dentro dos condutores do enrolamento causadas por campos magnéticos de vazamento transversal.
  • Pws: Perdas parasitas em componentes estruturais (vigas de fixação, tirantes, estruturas centrais e paredes de tanques).

2. Formulação matemática de perdas de redemoinho sinuoso

Para um condutor de espessura h perpendicular à densidade de fluxo de fuga By:

Pwe ≈ (m · ω2 · By2 · h2) / (24 · ρ) [W]

Como o Pwe é proporcional ao h2, a substituição de condutores sólidos únicos por Condutores Transpostos Continuamente (CTC) divididos em fios de esmalte isolados individualmente reduz as perdas parasitas do enrolamento em até 80%.

3. Correção de temperatura de referência de acordo com IEC 60076-1

As perdas medidas na temperatura de teste Ttest são convertidas para a temperatura de referência Tref (75°C para imersão em líquido, 120°C / 145°C para tipo seco Classe F/H):

Pk(Tref) = Pdc(Ttest) · (235 + Tref) / (235 + Ttest) + Pstray(Ttest) · (235 + Ttest) / (235 + Tref) [for Copper]

4. Diretrizes Práticas de Engenharia

  • Para grandes transformadores de potência (>10 MVA), placas de blindagem magnética de cobre ou alumínio ao longo do perímetro interno do tanque suprimem concentrações de fluxo parasita.

*Referência: IEC 60076-1:2011; IEEE Padrão C57.12.00-2021.*