Um transformador transfere energia elétrica (potência) de um sistema para outro por indução, sem conexão física entre os dois sistemas (além das conexões de aterramento e ligação à terra). Assim, o Código Eléctrico Nacional (NEC) refere-se aos transformadores como “sistemas derivados separadamente”
A maior parte dos transformadores aumenta ou diminui a tensão, mas os transformadores de isolamento não; eles simplesmente desacoplam o enrolamento primário do enrolamento secundário.
algumas noções básicas
O enrolamento do transformador ligado à fonte de tensão é o “primário”. O enrolamento do transformador conectado à carga é o “secundário”
A tensão que pode ser induzida no enrolamento secundário a partir do campo magnético primário é função do número de laços (voltas) do condutor secundário cortados pelo campo eletromagnético primário. A tensão do lado primário é a “tensão da linha primária” enquanto que a tensão do lado secundário é a “tensão da linha secundária”.
Transformadores são classificados em kilovolt-amperes (kVA), onde 1kVA = 1.000 volt-amperes (VA).
Delta e Wye
Transformadores com ligação ao delta têm três enrolamentos ligados de ponta a ponta. Os condutores de linha conectam-se a cada ponto onde dois enrolamentos se encontram. Este sistema é chamado de “Delta” porque quando é desenhado parece um triângulo (o símbolo grego Delta para a letra D). Para um transformador delta/delta, os enrolamentos primário e secundário são delta ligados (Fig. 1).
Fig. 1. Os transformadores com ligação delta têm três enrolamentos ligados ponta a ponta entre si.
Quando trabalhar com transformadores delta, não se esqueça da “perna alta” (veja a barra lateral abaixo).
Transformadores com ligação a ponta têm um condutor de cada um dos três enrolamentos ligados a um ponto comum. Os outros condutores de cada um dos enrolamentos conectam-se aos condutores de linha. Um secundário configurado com wye-configurado é frequentemente representado com uma disposição em Y dos enrolamentos (Fig. 2)
Fig. 2. Transformadores ligados por fios têm um condutor de cada um dos três enrolamentos ligados a um ponto comum.
Correntes de linha
É possível calcular a corrente de linha de um transformador utilizando a fórmula apropriada para sistemas monofásicos ou trifásicos:
Fase única: I = VA ÷ E
3-fase: I = VA ÷ (E × 1.732)
Protecção contra sobrecorrente
Para proteger os enrolamentos de um transformador contra sobrecorrente, utilize as percentagens listadas na Tabela 450.3(B) e as suas notas aplicáveis.
Secção 450.3(B) cobre a proteção dos enrolamentos do transformador, não os condutores que fornecem ou deixam o transformador.
Para correntes de 9A ou mais, Sec. 450.3(B), aplica-se a Nota 1. Onde 125% da corrente primária não corresponde a um fusível padrão ou disjuntor não ajustável, você pode usar a próxima maior classificação de dispositivo de proteção de sobrecorrente (OCPD), como listado na Sec. 240.6(A).
Proteção de sobrecorrente primária, menos de 9A exemplo
Question: Qual é a máxima classificação OCPD primária para um transformador de 2kVA continuamente carregado, monofásico, 240V?
Corrente primária = (Classificação VA do Transformador) ÷ (Tensão primária)
Corrente primária = 2.000VA ÷ 240V
Corrente primária = 8.33A
Proteção primária = (Corrente primária) × (Tabela 450.3(B) Porcentagem)
Proteção primária = 8.33A × 167%
Proteção primária = 13.92A
Proteção primária maior que 9A exemplo
Question: Qual é a máxima classificação OCPD primária para um transformador de 45kVA continuamente carregado, trifásico, 480V (Fig. 3)?
Fig. 3. Aqui está como calcular a classificação OCPD para um transformador quando a corrente primária é inferior a 9A.
Corrente primária = Classificação VA do transformador ÷ (Tensão primária × 1.732)
Corrente primária = 45.000VA ÷ (480V × 1.732)
Corrente primária = 54A
Proteção primária = (Corrente primária) × (Tabela 450.3(B) Porcentagem)
Proteção primária = 54A × 125%
Proteção primária = 68A
Assim, use uma OCPD 70A nesta situação.
Dimensionamento do condutor primário
Dimensionar os condutores primários em pelo menos 125% das cargas contínuas, mais 100% das cargas não contínuas, com base nas amplitudes nominais de temperatura dos terminais, conforme tabela 310.15(B)(16), antes de qualquer ajuste de ampacidade .
Proteger os condutores contra sobrecorrente por sua ampacidade após o ajuste de ampacidade, conforme especificado na seção 310.15 . Você pode usar a próxima maior classificação padrão de OCPD (acima da ampacidade dos condutores protegidos) se a classificação de OCPD não exceder 800A .
Exemplo de dimensionamento de condutor primário
Question: Que tamanho de condutor primário pode ser usado para um transformador de 45kVA continuamente carregado, trifásico, 480V, onde o OCPD primário é dimensionado para 70A?
Passo 1: Dimensionar o condutor primário a 125% da corrente primária.
I = 45.000VA ÷ (480V × 1,732) = 54A
54A × 1,25 = 68A
A 4 AWG condutor é dimensionado para 70A a 60°C .
Passo 2: Verificar se os condutores estão protegidos por suas opacidades .
Um condutor de 4 AWG classificado 70A a 60°C pode ser protegido por um OCPD primário de 70A.
Dimensionamento do condutor secundário
A ampacidade do condutor secundário deve ser pelo menos igual à classificação do dispositivo fornecido pelos condutores secundários ou pelo OCPD na terminação dos condutores secundários . Suponha que os condutores secundários transportarão a capacidade total do transformador continuamente.
Passo 1: Determine a capacidade do dispositivo fornecido pelos condutores secundários a 125% da capacidade do secundário .
Passo 2: Dimensione os condutores secundários para que tenham uma ampacidade de pelo menos a capacidade do dispositivo fornecido pelos condutores secundários .
Pergunta de dimensionamento do condutor secundário: Que tamanho de condutor secundário pode ser usado para um transformador de 45kVA continuamente carregado, trifásico, 480V-120/208V?
Passo 1: Determine a classificação da corrente secundária.
Corrente Secundária = Transformador VA ÷ (Tensão Secundária × 1,732)
I = 45.000VA ÷ (208V × 1,732)
I = 125A
Passo 2: Dimensionar o OCPD secundário para carga contínua (125% da corrente nominal secundária) .
125A × 1,25 = 156A
Pois, use um OCPD 175A nesta situação .
Passo 3: Dimensione o condutor secundário para que ele tenha uma ampacidade de pelo menos o OCPD secundário 175A (Passo 2) .
Utilizar um OCPD 2/0 AWG 175A a 75°C
Terra e colagem
Um jumper de colagem do sistema, dimensionado para 250,102(C) com base na área dos condutores secundários , deve ser instalado no mesmo local onde o condutor do eletrodo de aterramento termina no ponto neutro de um transformador .
Um condutor de eletrodo de aterramento deve conectar o ponto neutro de um sistema derivado separadamente a um eletrodo de aterramento de um tipo identificado na seção 250.30(A)(4). Dimensionar o condutor do eléctrodo de ligação à terra por Sec. 250,66, com base na área do condutor secundário não ligado à terra .
Electrodo de ligação à terra
Um erro de cálculo pode ter resultados trágicos. Então como você pode reduzir as chances de erro em seus cálculos do transformador?
A matemática envolvida não é particularmente desafiadora, mas se você selecionar a fórmula errada, seus resultados estarão errados mesmo que sua matemática esteja certa. Estes quatro passos simples ajudarão a garantir que você selecione a fórmula correta para uma determinada aplicação:
1. Verifique duas vezes a classificação VA.
2. Identifique as tensões primária e secundária, e se monofásica ou trifásica.
3. Verifique duas vezes a sua caracterização de carga e cálculos.
4. Verifique se utilizou as fórmulas correctas. Aqui está uma dica para ajudá-lo a fazer isso sem que seus olhos fiquem vidrados: Refira as fórmulas erradas. Por exemplo, você está trabalhando em um sistema monofásico. Veja a fórmula para uma trifásica. Foi isto que você usou? Se não, óptimo. Passe para o próximo item, e use um processo semelhante.
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