Autotransformador: princípio de funcionamento, aplicações e guia de seleção

Umautotransformadoré um transformador que utiliza um único enrolamento contínuo com uma ou mais seções comuns compartilhadas pelos circuitos de entrada e saída. Ao contrário de um transformador convencional de dois{1}enrolamentos, um autotransformador não fornece isolamento elétrico completo entre os lados primário e secundário.

Como é necessário menos material de enrolamento, um autotransformador pode ser menor, mais leve e altamente eficiente. Isso o torna particularmente atraente para transmissão de energia de alta-tensão, subestações elétricas, regulação de tensão e outras aplicações onde as tensões de entrada e saída são relativamente próximas.

Para empresas de serviços públicos, empreiteiros de EPC e usuários de energia industrial, a escolha do autotransformador certo pode ter um impacto direto na eficiência do sistema, no espaço de instalação, no custo do projeto e na confiabilidade-de longo prazo.

O que é um autotransformador?

Umautotransformadoré um transformador elétrico com um único enrolamento que funciona como enrolamento primário e secundário. O enrolamento contém uma porção comum e uma porção em série, com conexões elétricas feitas em diferentes pontos para obter a tensão necessária.

Quando usado como um transformador-redutor, uma tensão de entrada mais alta é reduzida para uma tensão de saída mais baixa. Quando configurado como um transformador elevador-, a tensão de saída é aumentada.

A relação básica de tensão é semelhante à de um transformador convencional:

V₁ / V₂ ≈ N₁ / N₂

onde V representa a tensão e N representa o número de voltas do enrolamento.

A principal diferença é que parte do enrolamento é compartilhada entre os circuitos de entrada e saída.

Como funciona um autotransformador?

O princípio de funcionamento de um autotransformador é baseado na indução eletromagnética, mas seu arranjo de enrolamentos é diferente de um transformador convencional.

Um transformador típico de dois{0}}enrolamentos tem enrolamentos primário e secundário separados. A energia é transferida magneticamente através do núcleo do transformador enquanto os dois circuitos permanecem eletricamente isolados.

Em um autotransformador, os circuitos primário e secundário são conectados eletricamente através da seção de enrolamento comum. A energia é transferida parcialmente por indução eletromagnética e parcialmente por condução elétrica direta.

Este arranjo reduz a quantidade de cobre e de material do núcleo necessários para uma determinada conversão de tensão, particularmente quando a relação de tensão é relativamente pequena.

Por exemplo, um autotransformador projetado para220 kV a 110 kVA aplicação pode ser mais compacta do que um transformador convencional com enrolamentos de 220 kV e 110 kV completamente separados.

Autotransformador vs. Transformador Convencional

A escolha entre um autotransformador e um transformador convencional de dois{0}enrolamentos depende muito da relação de tensão e se o isolamento elétrico é necessário.

A ausência de isolamento galvânico é um dos fatores mais importantes a considerar. Um autotransformador não deve ser selecionado simplesmente porque é menor ou mais eficiente. O sistema elétrico, o arranjo de aterramento, os níveis de falha, os requisitos de isolamento e o esquema de proteção devem ser todos avaliados.

Principais Aplicações de Autotransformadores

Transmissão de energia-de alta tensão

Uma das aplicações mais importantes de um autotransformador é conectar diferentes níveis de tensão dentro de uma rede de transmissão.

As redes elétricas geralmente operam em vários níveis de tensão. Por exemplo, a eletricidade pode precisar circular entre sistemas de 500 kV, 330 kV, 220 kV e 110 kV. Quando a relação de tensão é adequada, um autotransformador pode fornecer uma solução eficiente para interligar essas redes.

Sua construção compacta e requisitos reduzidos de materiais tornam-se particularmente valiosos para instalações de grande-capacidade.

Subestações Elétricas

Os autotransformadores são amplamente utilizados em subestações de transmissão e rede. Eles podem conectar duas redes de alta-tensão e, ao mesmo tempo, fornecer uma transformação de tensão eficiente.

Um autotransformador de subestação grande pode incluir um comutador de derivação em-carga (OLTC), permitindo que a concessionária ajuste a tensão de saída de acordo com as mudanças nas condições da rede.

Para concessionárias, a seleção do transformador deve considerar a capacidade nominal, a relação de tensão, a faixa de derivação, a capacidade de resistência a curto-circuito, o nível de isolamento, o sistema de resfriamento e o ambiente operacional.

Regulação de tensão

Os níveis de tensão nas redes de energia flutuam conforme a demanda de carga muda. Um autotransformador equipado com tomadas adequadas pode ajudar a manter o nível de tensão desejado.

Isto torna os autotransformadores úteis em sistemas onde a regulação de tensão é um requisito operacional importante.

Partida do motor

Autotransformadores menores também podem ser usados ​​em aplicações-de partida de motores. Motores grandes podem consumir corrente significativa durante a inicialização. Aplicar uma tensão reduzida através de uma partida de autotransformador pode limitar a corrente de partida e reduzir o impacto na rede elétrica.

Assim que o motor atingir a condição operacional necessária, o arranjo de partida pode ser desligado.

Vantagens de um autotransformador

A principal vantagem de um autotransformador é o uso eficiente de materiais.

Como parte do enrolamento é comum a ambos os circuitos, é necessário menos cobre em comparação com um transformador convencional equivalente. Isso pode reduzir o tamanho e o peso do transformador.

Para grandes instalações-de redes elétricas, essas vantagens podem se tornar significativas.

Um autotransformador pode oferecer:

Alta eficiência operacional

Menor consumo de materiais

Tamanho e peso reduzidos

Menores requisitos de transporte

Custo de fabricação potencialmente mais baixo

Bom desempenho para níveis de tensão intimamente relacionados

Capacidade de transferência-de alta potência

No entanto, estas vantagens devem sempre ser avaliadas juntamente com as limitações do design.

Limitações dos autotransformadores

A maior limitação é a falta de isolamento elétrico entre os circuitos de entrada e saída.

Se o isolamento elétrico for necessário por motivos de segurança, proteção do equipamento ou projeto do sistema, um transformador convencional de dois{0}enrolamentos pode ser uma escolha melhor.

Os autotransformadores também podem apresentar considerações específicas de falha e proteção devido à sua conexão elétrica entre os níveis de tensão. O projeto de isolamento, o sistema de aterramento, a corrente-de curto-circuito, a disposição do neutro e o esquema de proteção devem, portanto, ser cuidadosamente projetados.

Além disso, um autotransformador é mais econômico quando as tensões de entrada e saída são relativamente próximas. Para grandes relações de tensão, as vantagens de material e custo tornam-se menos significativas.

Como selecionar um autotransformador

Selecionando umautotransformadorpara um projeto de energia requer mais do que simplesmente corresponder à tensão nominal.

Os seguintes parâmetros devem ser considerados durante a fase de especificação:

Para grandes projetos de serviços públicos, o fabricante do transformador também deve analisar o nível de-curto-circuito do sistema, as limitações de transporte, as condições do local, os requisitos de proteção e a expansão futura da carga.

Autotransformador para redes elétricas modernas

O crescimento da energia renovável, da transmissão{0}}de longa distância, do armazenamento de energia e das redes de energia cada vez mais interconectadas está criando novos requisitos para equipamentos de rede de alta-capacidade.

As subestações modernas precisam de transformadores que combinem alta eficiência com desempenho térmico confiável, resistência mecânica, confiabilidade de isolamento e longa vida útil.

Neste ambiente, oautotransformadorcontinua sendo uma solução importante para interconectar redes de alta-tensão com níveis de tensão estreitamente relacionados.

Projetos de grande-capacidade podem ser projetados com recursos como comutadores-em carga, sistemas de resfriamento avançados, estruturas otimizadas de núcleo e enrolamento e testes abrangentes de fábrica.

Por que escolher o transformador Yawei?

Transformador Co. de Jiangsu Yawei, Ltd.é um fabricante profissional de transformadores e uma subsidiária do Grupo Yawei, com experiência na fabricação de transformadores que remonta a 1993.

A Yawei desenvolve e fabrica uma ampla gama de transformadores de energia e distribuição para aplicações de serviços públicos, industriais, de energia renovável e de infraestrutura. Sua linha de produtos inclui transformadores imersos em óleo de alta-tensão-, transformadores de potência, transformadores de distribuição, transformadores-secos e soluções de transformadores personalizadas.

Por umautotransformadorNo projeto, as especificações do transformador podem ser desenvolvidas de acordo com os níveis de tensão, capacidade nominal, requisitos de mudança de tap-do cliente, método de resfriamento, requisitos de isolamento, condições de instalação e padrões aplicáveis.

Para empresas de serviços públicos e empreiteiros de EPC, a comunicação antecipada com o fabricante do transformador pode ajudar a otimizar o projeto antes do início da aquisição e da fabricação.

Conclusão

Umautotransformadoré uma solução de transformador eficiente para aplicações onde dois níveis de tensão são relativamente próximos e o isolamento elétrico não é necessário. Seu design de enrolamento compartilhado reduz o consumo de material e oferece alta eficiência, dimensões compactas e forte capacidade de transferência-de energia.

Os autotransformadores são particularmente adequados pararedes de transmissão de alta-tensão, subestações elétricas, regulação de tensão e aplicações de partida de motores de grande porte.

Para um projeto industrial ou de utilidade pública, o transformador correto deve ser selecionado com base no sistema elétrico completo-e não apenas na relação de tensão. Capacidade, isolamento, mudança de tap, resfriamento, aterramento, desempenho-de curto-circuito, condições ambientais e padrões aplicáveis ​​precisam ser considerados.

Se você estiver adquirindo umautotransformadorpara uma nova subestação, projeto de transmissão ou sistema de energia industrial, a Yawei Transformer pode fornecer soluções de transformadores personalizadas com base em seus requisitos técnicos.

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