Radiador do Transformador|Função do Radiador

Os transformadores realizam tarefas essenciais de conversão de tensão em sistemas elétricos, mas, ao fazê-lo, produzem calor devido às perdas no núcleo e no cobre. Este calor deve ser removido de forma eficaz para evitar danos ao isolamento, perda de eficiência ou falha completa da unidade. Um dos componentes mais críticos para o gerenciamento térmico em transformadores-imersos em óleo é oradiador. No entanto, este sistema é muitas vezes negligenciado ou mal compreendido, levando a uma manutenção deficiente ou a decisões de design incorretas.

 

Neste artigo, examinaremoso que são radiadores de transformador, como funcionam e por que são vitaispara operação segura e eficiente do transformador.

 

 

Os radiadores de transformadores são dispositivos de resfriamento externos conectados a transformadores-imersos em óleo que dissipam o calor gerado durante a operação. Eles funcionam permitindo que o óleo isolante quente flua através de painéis metálicos com aletas, onde o calor é transferido para o ar circundante. Este processo pode ocorrer naturalmente (por convecção) ou ser auxiliado por ventiladores para aumentar o fluxo de ar e a eficiência do resfriamento. Os radiadores do transformador são essenciais para manter temperaturas internas seguras e suportar condições de carga mais elevadas.

 

Sem radiadores, a maioria dos transformadores-abastecidos com óleo superaqueceria rapidamente em condições normais de operação, levando à degradação do isolamento e à redução da vida útil.

 

 

A operação do transformador produz perdas internas:

Tipo de perda	Fonte	Localização
Perda Central	Histerese e correntes parasitas no núcleo	Área do núcleo magnético
Perda de cobre	Perdas I²R em enrolamentos	Enrolamentos do transformador

Essas perdas se transformam em calor, o que aumenta as temperaturas internas do óleo e dos enrolamentos. O superaquecimento além dos limites do projeto pode causar:

• Quebra de isolamento
• Oxidação de óleo e formação de lama
• Envelhecimento acelerado dos componentes
• Falhas-de curto-circuito ou riscos de incêndio

Os radiadores são, portanto, indispensáveis ​​no gerenciamento de calor, especialmente em transformadores-de alta capacidade usados ​​em subestações, instalações industriais e sistemas de geração de energia.

 

 

Sob condições operacionais carregadas, o óleo quente expande em volume e sobe para a seção superior do tanque principal. O óleo quente flui para o radiador através da válvula superior e é resfriado pelas finas paredes de aço do radiador. O óleo resfriado flui de volta para o tanque principal através da válvula na parte inferior do radiador. Esta circulação se repete continuamente enquanto o transformador estiver energizado sob carga.

 

A dissipação de calor dos radiadores do transformador pode ser ainda mais acelerada pelo poderoso fluxo de ar fornecido pelos ventiladores de resfriamento. Os ventiladores podem ser montados diretamente nos radiadores ou próximos ao banco do radiador, mas todos os ventiladores devem estar voltados diretamente para as superfícies do radiador.

 

Ocasionalmente, a taxa de resfriamento baseada na circulação natural de convecção do óleo se mostra insuficiente. Nesses casos, bombas de óleo podem ser implantadas para acelerar o processo de circulação do óleo.

 

 

Componente	Função
Painéis de radiador	Aletas ou tubos de aço finos que transportam óleo e liberam calor
Tubos principais	Distribua o óleo entre o tanque do transformador e os radiadores
Válvulas de entrada/saída	Permitir isolamento do radiador para manutenção
Ventiladores de resfriamento	Aumentar o fluxo de ar sobre as superfícies do radiador
Sensores de temperatura	Monitore a temperatura superior do óleo ou do enrolamento para controle do ventilador

Os radiadores normalmente são feitos de aço carbono e a superfície é tratada com revestimentos anti-corrosão. Os ventiladores são instalados com sistemas de controle automático que são ativados com base nos limites de temperatura.

 

 

 

Existem vários tipos de radiadores usados ​​em transformadores, cada um projetado para atender a requisitos específicos de resfriamento:

• Radiadores com aletas:O tipo mais comum, os radiadores com aletas, consistem em uma série de aletas verticais fixadas ao tanque. As aletas aumentam a área de superfície para dissipação de calor, melhorando a eficiência de resfriamento. Eles são amplamente utilizados devido à sua eficácia e design relativamente simples.
• Radiadores corrugados:Apresentando painéis corrugados, esses radiadores proporcionam uma grande área de superfície para troca de calor. São compactos e adequados para transformadores com restrições de espaço.
• Radiadores Tubulares:Esses radiadores utilizam uma série de tubos por onde circula o óleo. Os tubos são expostos ao ar, permitindo uma dissipação eficaz do calor.
• Radiadores de Placa:Compostos por uma série de placas planas, estes radiadores oferecem uma solução de refrigeração robusta e eficiente, frequentemente utilizada em transformadores maiores.

 

 

 

Tipo de resfriamento	Movimento do Petróleo	Movimento Aéreo	Aplicação Típica
ONAN	Convecção natural	Convecção natural	Distribuição e pequenas unidades de energia
ONAF	Convecção natural	Forçado pelos fãs	Transformadores de potência de médio e grande porte
OFAF	Forçado por bombas	Forçado pelos fãs	Unidades-de alta potência e subestações
OFWF	Forçado por bombas	Fluxo de água forçado	Ambientes urbanos, costeiros ou internos

 

Eficácia dos sistemas de radiadores

Os radiadores aumentam significativamente a área de superfície de resfriamento. Um típico-transformador de tamanho médio com seis bancos de radiadores e quatro ventiladores pode aumentar sua capacidade de carga em mais de 30% ao alternar do modo ONAN para ONAF.

Modo	Capacidade de resfriamento	Aumento no manuseio de carga
ONAN	100%	Carga básica de projeto
ONAF	125–140%	25–40% acima do ONAN
OFAF	150–160%	50–60% acima do ONAN

 

 

Deve-se tomar cuidado extra ao remover os radiadores da embalagem, transportar os conjuntos do radiador e realizar a instalação. Os radiadores são fabricados com placas de aço ultra{1}}finas para transferir com eficiência o calor do óleo do transformador para o ar ambiente, tornando-os propensos a deformações e danos. Após desembalar, limpe completamente o exterior de cada radiador e drene qualquer óleo isolante residual do transformador de seu interior.

 

Os radiadores deverão ser montados um por um; o próximo radiador não pode ser instalado até que a unidade anterior esteja totalmente montada e fixada. A montagem deverá proceder sequencialmente de um lado do tanque principal para o lado oposto. Antes da montagem, remova as tampas protetoras das válvulas superior e inferior de cada radiador. Se a superfície da gaxeta sofrer danos durante a remoção da tampa, substitua a gaxeta por uma-nova.

 

Eleve o radiador verticalmente e posicione-o adjacente à porta da válvula correspondente no tanque do transformador principal e, em seguida, remova a tampa protetora da válvula do tanque. Fixe o flange do radiador à válvula do tanque correspondente usando porcas, parafusos, arruelas planas e arruelas de pressão.

 

Repita este procedimento para montar todos os radiadores restantes da mesma maneira.

 

Depois que todas as unidades do radiador estiverem totalmente montadas, o enchimento com óleo isolante poderá começar. O enchimento de óleo também deverá ser realizado unidade por unidade para cada conjunto de radiador:

• Abra primeiro a válvula inferior da unidade do radiador e, em seguida, solte lentamente o bujão de ventilação na parte superior do radiador.
• O óleo isolante do tanque principal fluirá para a câmara do radiador, deslocando o ar interno para fora através do bujão de ventilação até que a unidade esteja completamente cheia de óleo.
• Quando o óleo flui continuamente do bujão de ventilação solto, a câmara do radiador está cheia. Aperte o bujão de ventilação com segurança e, em seguida, abra a válvula superior do radiador para completar o enchimento desta unidade.

 

 

Na GNEE Electric Service & Supply, entendemos que cada transformador possui requisitos de resfriamento exclusivos. Nossos radiadores podem ser projetados-personalizados para atender a essas necessidades específicas e, ao mesmo tempo, aderir aos padrões IEEE e CSA. Isto garante que os nossos radiadores não só proporcionam um arrefecimento ideal, mas também cumprem os regulamentos da indústria.

 

Efeitos de diferentes layouts de radiadores em transformadores

O layout dos radiadores em um transformador pode impactar significativamente a eficiência de refrigeração e o desempenho geral. Aqui estão alguns fatores-chave:

• Área de Superfície:Uma área de superfície maior aumenta a dissipação de calor. A GNEE Electric projeta radiadores com áreas de superfície ideais para garantir um resfriamento eficiente.
• Fluxo de ar:A circulação adequada de ar ao redor do radiador é essencial. Nossos projetos consideram o fluxo de ar natural ou forçado para aumentar a eficiência do resfriamento.
• Circulação de Óleo:A circulação eficaz do óleo dentro do radiador garante um resfriamento uniforme. Os radiadores da GNEE Electric são projetados para promover um fluxo de óleo eficiente, reduzindo pontos quentes e prolongando a vida útil do transformador.

 

Princípios de Design de Radiadores

O projeto de um radiador envolve vários princípios para garantir a máxima eficiência:

• Transferência de calor:Maximizar a transferência de calor do óleo para a superfície do radiador e depois para o ar é crucial. GNEE Electric utiliza materiais avançados e designs inovadores para melhorar a transferência de calor.
• Durabilidade:Os radiadores devem suportar condições ambientais adversas e tensões mecânicas. A GNEE Electric garante durabilidade por meio de construção robusta e materiais de alta-qualidade.
• Personalização:Cada transformador possui requisitos exclusivos. A GNEE Electric oferece designs de radiadores personalizados para atender a essas necessidades específicas, garantindo desempenho ideal.

 

Principais parâmetros de projeto para radiadores de transformadores

Fator de projeto	Descrição
Requisito de dissipação de calor	Com base nas perdas do transformador (perdas do núcleo + cobre em kW)
Área de Superfície	Determina a transferência de calor para o ar ambiente
Caminho e taxa de fluxo de óleo	Convecção natural vs. circulação forçada
Compatibilidade de classe de resfriamento	ONAN, ONAF, OFAF, OFWF-impulsionam recursos estruturais e de desempenho
Material e Revestimento	Aço, alumínio, espessura da pintura, resistência à corrosão
Tipo de conexão	Flangeado, múltiplo, soldado-afeta a capacidade de manutenção e a integridade da vedação
Projeto de montagem	Vertical,-montado lateralmente, aparafusado-, com colchetes, com base-em patins
Elementos auxiliares de resfriamento	Ventiladores, sensores, válvulas, termostatos para sistemas ativos
Resistência Ambiental	Poeira, sal, umidade, exposição UV

 

Parâmetros do radiador tipo placa de 310 mm

Distância Central (Unidades:mm)	Número de Barbatanas	Irradiação-auto-resfriada Unidades de superfície: m²	vento-resfriado superfície radiante Unidades:m²	1.0 Espessura Unidades de popper: kg	1.2 Espessura Unidades de papel: kg	Peso do óleo Unidades: kg
1000	10 11 12 13 14 15	3.804 4.157 4.507 4,844 5.177 5.499		66.67 72.91 79.06 85.2 91.46 97.6	80.004 87.492 94.872 102.24 109.752 117.12	19.63 21.55 23.46 25.37 27.28 29.19
1250	10 11 12 13 14 15	4.716 5.165 5.588 6.006 6.418 6.826		78.96 86.33 93.7 101.9 108.4 115.9	94.752 103.596 112.44 122.28 130.08 139.08	23.32 25.6 27.88 30.16 32.44 34.73
1500	12 13 14 15 16 17	6.668 7.138 7.658 8.146 8.672 9.198	7.813 8.408 8.995 9.577 10.204 10.832	108.1 116.7 125.34 133.81 142.4 151	129.72 140.04 150.408 160.572 170.88 181.2	32.31 34.96 37.61 40.26 42.91 45.55
1750	12 13 14 15 16 17	7.749 8.326 8.899 9.465 10.077 10.693	9.095 9.787 10.417 11.148 11.878 12.615	122.62 132.42 142.18 151.95 167.76 171.6	147.144 158.904 170.616 182.34 201.312 205.92	36.73 39.75 42.17 45.79 48.8 51.82
2000	15 16 17 18 19 20	10.785 11.497 12.176 12.756 13.23 13.942	12.718 13.553 14.368 15.741 15.889 16.626	170.15 181.1 192.1 203.1 214.07 225.06	204.18 217.32 230.52 243.72 256.884 270.072	51.32 54.7 58.09 61.48 64.8 68.25
2250	15 16 17 18 19 20	12.103 12.885 13.666 14.373 15.072 15.764	14.291 15.226 16.163 17.011 17.85 18.682	188.26 200.46 210.66 224.86 237.06 249.26	225.912 240.552 252.792 269,832 284,472 299.112	56.85 60.6 64.36 68.11 71.87 75.62
2500	18 19 20 21 22 23	15.938 16.616 17.484 18.24 18.989 19.731	18.881 19.813 20.736 21.643 22.546 23.433	246.8 260.24 273.66 287.1 300.5 313.92	296.16 312.288 328.392 344.52 360.6 376.704	74.75 78.87 83 87.12 91.25 95.37

 

Parâmetros do radiador tipo placa de 480 mm

Distância Central (Unidades:mm)	Número de barbatanas	Auto-resfriado superfície radiante Unidades:m²	vento-resfriado Unidade de superfície radiante:m2	1.0 Espessura popper Uhits: kg	1.2 Espessura popper Unidades: kg	Peso do óleo Unidades: kg	Geometnico Unidades de área:m²
1750	20 21 22 23 24 25	17.836 18.609 19.373 20.126 20.871 21.606	21.309 22.245 23.168 24.081 24.983 25.874	294.57 308.89 323.21 337.53 351.85 366.17	353.484 370.668 387.852 405,036 422.22 439.404	80.5 84.5 8.5 92.5 96.5 100.5	35.41 37.181 38,952 40.723 42.494 44.265
1800	23 24 25 26 27 28	20.711 21.479 22.235 22.983 23.722 24.451	24.781 25.708 26.626 27.532 28.426 29.31	349.36 364.3 379.24 394.18 409.12 424.06	419.232 437.16 455.088 473.016 490.944 508.872	94.31 98.39 102.47 106.55 110.63 114.71	41.886 43.707 45.528 47.349 49.17 50.991
2000	23 24 25 26 27 28	23.049 23.903 24.745 25.578 26.401 27.213	27.58 28.614 29.635 30.642 31.638 32.622	385,44 401.96 418.48 435 451.52 468.04	462.528 482.352 502.176 522 541.824 561.648	101.53 105.92 110.31 114.7 119.09 123.48	46,636 48.664 50.692 52.72 54.748 56.776
2200	27 28 29 30 31 32	29.08 29.974 30.858 31.729 32.589 33.439	34.85 35.933 37.003 38.058 39.101 40.128	493.34 511.4 529.46 547.52 565.58 583.64	592.008 613.68 635,352 657.024 678.696 700.368	127.61 132.32 137.03 141.74 146.45 151.16	60.291 62.524 64.757 66.99 69.223 71.456
2600	27 28 29 30 31 32	34.437 35.496 36.543 37.575 38.595 39.6	41.273 42.556 43.822 45.073 46.307 47.525	577.75 598.94 620.13 641.32 662.51 683.7	693.3 718.728 744.156 769.584 795.012 820.44	144.59 149.93 155.27 160.61 165.95 171.29	71.395 74.039 76.683 79,327 81.971 84.615
2800	27 28 29 30 31 32	37.116 38.257 39.385 40.498 41.597 42.68	44.484 45.867 47.232 48.579 49.911 51.223	621.74 644.56 667.38 690.2 713.02 735.84	746.088 773.472 800.856 828.24 855.624 883.008	152.95 158.6 164.25 169.9 175.55 181.2	76.955 79.805 82.655 85,505 88.355 90.855
3000	30 31 32 33 34 35	43.442 44.6 45.762 46.909 48.04 49.156	52.087 53.514 54.922 56.31 57.68 59.031	738.42 762.84 787.26 811.68 836.1 860.52	896.104 915.408 944.712 974.016 1003.32 1032.624	179.48 185,45 191.42 197.39 203.36 209.33	91.705 94.762 97.819 100.876 103.933 106.99
3200	30 31 32 33 34 35	46.344 47.602 48.842 50.066 51.273 52.465	55.595 57.58 59.096 60.101 61.563 63.006	787.08 813.12 839.16 865.2 891.24 917.28	944.496 975.744 1006,992 1038.24 1069.488 1100.736	188.96 195.25 201.54 207.83 214.12 220.41	97.863 101.125 104.387 107.649 110.911 114.173

 

Parâmetros do radiador tipo placa de 520 mm

Distância Central (Unidades.mm)	Número de barbatanas	Irradiação-auto-resfriada Unidades de superfície: m²	Vento-resfriado superfície radiante Unidades:m²	1.0 Espessura Unidades de popper: kg	1.2 Popper de espessura Unidades: kg	Peso do óleo Unidades: kg	Área geométrica Unidades:m²
1800	18 19 20 21 22 23 24 25 26	18.055 18.938 19.807 20.66 21.513 22.436 23.173 23.994 24.802	21.068 22.113 23.142 24.161 25.164 26.154 27.125 28.094 29.059	292.31 308.13 323.95 339.77 355.59 371.41 387.23 403.05 418.87	350.772 369.756 388.74 407.724 426.708 445.692 464.676 483.66 502.644	83.43 88.03 92.63 97.23 101.83 106.43 111.03 115.63 120.23	35.737 37.722 39.707 41.692 43.677 45.662 47.647 49.632 51.617
2000	18 19 20 21 22 23 24 25 26	20.098 21.079 22.049 22.996 23.947 24.96 25.794 26.708 27.608	23.45 24.614 25.76 26.895 28.04 29.114 30.195 31.272 32.349	325.19 342.84 360.49 378.14 395.79 413.44 431.09 448.74 466.39	390.228 411.408 432.588 453.768 474.948 496.128 517.308 538.488 559.668	89.75 94.7 99.65 104,6 109.55 114.5 119.45 124.4 129.35	39.786 41.906 44.206 46.416 48.626 50.836 53.046 55.256 57.466
2500	23 24 25 26 27 28 29 30 31 20	31.334 32.346 33.494 34.624 35.734 36.84 37.91 38.998 40.055 41005	36.514 37.867 39.218 40.575 41.897 43.182 44.474 45.737 46.992 48.227	511.69 533.61 555.53 577.45 599.37 621.29 643.21 665.13 687.05 708.07	614.028 640.332 666.636 692.94 719.244 745.548 771.852 798.156 824.46 850.764	134.74 140.57 146.4 152.23 158.06 163.89 169.72 175.55 181.38 187.21	63.764 66.536 69.308 72.08 74.852 77.624 80.396 83.168 85.94 80.712
2750	27 28 29 30 31 32 33 34 35	39.354 40.573 41.749 42.95 44.114 45.259 46.391 47.495 48.625	46.132 47.557 48.981 50.371 51.754 53.114 54.464 55.775 57.1	656.88 680.93 704.98 729.03 753.08 777.13 801.18 825.23 849.28	788.256 817.116 845.976 874.836 903.696 932.556 961.416 990.276 1019.136	169.94 176.21 182.48 188.75 195.02 201.29 207.56 213.83 220.1	82.44 85.493 88.546 91.599 94.652 97.705 100.758 103.811 106.864
3000	28 29 30 31 32 33 34	44.306 45.588 46.902 48.173 49.423 50.659 51.863	51.932 53.488 55.005 56.516 58.001 59.476 60.906	742.86 769.12 795.38 821.64 847.9 874.16 900.42	891.432 922.944 954.456 985.968 1017.48 1048.992 1080.504	188.53 195.24 201.95 208.66 215.37 222.08 228.78	93.362 96.696 100.03 103.364 106.698 110.032 113.366
3200	28 29 30 31 32 33 34	47.292 40.659 50.064 51.42 52.754 54.073 55.357	55.432 57.094 58.712 60.326 61.911 63.485 65.011	792.44 820.47 848.5 876.53 904.56 932.59 960.62	950.928 984.564 1018.2 1051.836 1085.472 1119.108 1152.744	198.35 205.41 212.47 219.53 226.59 233.65 240.71	99.661 103.22 106.779 110.338 113.897 117.456 121.015
3500	31 32 33 34 35	56.291 57.75 59.195 60.599 62.05	66.04 67.775 69.5 71.168 72.865	958.98 969.67 1020.36 1051.05 1081.74	1150.776 1187.604 1224.432 1261.26 1298.088	235.94 243.53 251.12 258.71 266.3	120.788 124.684 128.58 132.476 136.372

 

Parâmetros do radiador tipo placa de 535 mm

Distância Central (Unidades:mm)	Número de barbatanas	Auto-resfriado superfície radiante Unidades:m²	vento-resfriado irradiando Unidades de superfície:m2	Popper de 1,0 espessura Unidades: kg	1.2 Popper de espessura Unidades: kg	Unidades de peso de óleo: kg	Área geométrica Unidades:m²
1800	16 17 18 19 20 21 22	16.611 17.608 18.522 19.422 20.317 21.19 22.065	19.354 20.54 21.61 22.68 23.737 24.778 25.813	268.96 285.25 301.54 317.83 334.12 350.41 366.7	322.752 342.3 361.848 381.396 400.944 420.492 440.04	76.24 80.96 85.68 90.4 95.12 99.84 104.56	32.984 35.051 37.118 39.185 41.252 43.319 45.386
2000	18 19 20 21 22 23 24	20.616 21.618 22.615 23.586 24.561 25.521 26.455	24.054 25.246 26.423 27.582 28.735 29.861 30.971	333.54 351.61 369.68 387.75 405.82 423.89 441.96	400.248 421.932 443.616 465.3 486.984 508.668 530.352	92.18 97.26 102.34 107.42 112.5 117.58 122.66	41.34 43.643 45.946 48.249 50.552 52.855 55.158
2500	20 21 22 23 24 25 26	28.36 29.576 30.801 32.006 33.175 34.353 35.51	33.138 34.592 36.04 37.451 38.841 40.224 41.612	458.46 480.97 503.48 525.99 548.5 571.01 593.52	550.152 577.164 604.176 631.188 658.2 685.212 712.224	120.39 126.37 132.35 138.33 144.31 150.29 156.27	57.681 60.574 63.467 66.36 69.253 72.146 75.039
2750	22 23 24 25 26 27 28	33.921 35.249 36.535 37.833 39.108 40.362 41.608	39.693 41.246 42.776 44.299 45.83 47.309 48.778	551.21 575.89 600.57 625.25 649.93 674.61 699.29	661.452 691.068 720.684 750.3 779.916 809.532 839.148	142.28 148.71 155.14 161.57 168 174.43 180.86	69.925 73.113 76.301 79.489 82.677 85.865 89.053
3000	24 25 26 27 28 29 30	39.895 41.313 42.705 44.074 45.435 46.757 48.1	46.711 48.374 50.047 51.661 53.265 54.859 56.413	655.04 681.99 708.94 735.89 762.84 789.79 816.74	786.048 818.388 850.728 883.068 915.408 947.748 980.088	165.96 172.84 179.72 186.6 193.48 200.36 207.24	83.348 86.831 90.314 93.797 97.28 100.763 104.246
3250	26 27 28 29 30 31 32	46.303 47.787 49.263 50.695 52.153 53.568 54.956	54.265 56.014 57.753 59.482 61.166 62.855 64.502	765.35 794.47 823.59 852.71 881.83 910.95 940.07	918.42 953.364 988.308 1023.252 1058.196 1093.14 1128.084	191.45 198.78 206.11 213.44 220.77 228.1 235.43	97.952 101.73 105.508 109.286 113.064 116.842 120.62
3500	28 29 30 31 32 33 34	53.09 54.632 56.205 57.33 59.226 60.713 62.153	62.24 64.104 65.918 67.74 69.514 71.278 72.992	884.54 915.84 947.14 978.44 1009.74 1041.04 1072.34	1061.448 1099.008 1136.568 1174.128 1211.688 1249.248 1286.808	218.73 226.51 234.29 242.07 249.85 257.63 265.41	113.735 117.808 121.881 125.954 130.027 134.1 138.173