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Mantener los transformadores frescos

May 22, 2017

Manteniendo los transformadores frescos

17 de mayo de 2017

Publicado por Paul Boughton


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Los ventiladores utilizados en los sistemas de refrigeración de grandes transformadores deben resistir las duras condiciones. Aquí, se necesita una tecnología robusta que funcione de manera confiable durante décadas y no requiera mantenimiento.

La instalación del ventilador axial sin una carcasa del ventilador significa grandes pérdidas de flujo de aire (izquierda). Una carcasa del ventilador puede aumentar considerablemente el rendimiento del aire en el rango de funcionamiento

Los ventiladores de transformadores satisfacen todos los requisitos para la refrigeración sofisticada de grandes transformadores y vienen en tamaños que van de 500 mm a 1.250 mm.

Andreas Schneider presenta ventiladores robustos para transformadores de alta potencia refrigerados por aceite

Los transformadores de alta potencia son componentes básicos de los sistemas de suministro de energía eléctrica. Cambian la tensión alterna entre diferentes niveles de tensión, lo que los hace esenciales para la generación, transmisión o distribución de electricidad en centrales eléctricas, operaciones industriales y subestaciones eléctricas. Los transformadores de alta potencia se instalan al aire libre.

Allí, tienen que resistir el viento y el clima, y la humedad en las selvas tropicales, el rocío de sal en la costa, el calor ardiente en las regiones desérticas o el frío helado en los polos.

Los ventiladores utilizados en los sistemas de refrigeración deben ser igual de duros. Se necesita una tecnología robusta que funcione de manera confiable y no requiera mantenimiento.

Cada vez que un transformador tiene una interrupción, esto tiene consecuencias fatales ya que la fuente de alimentación ya no se puede garantizar.

Los transformadores generan calor residual cuando están en funcionamiento y el aceite es el refrigerante de elección. Transfiere el calor a través de la convección (o compatible con los sistemas de bombeo) a la carcasa del transformador, que tiene aletas de refrigeración o radiadores similares a los intercambiadores de calor en el exterior. Los grandes transformadores de alta potencia requieren refrigeración adicional: ventiladores que evitan el daño por sobrecalentamiento a pesar de que las superficies de enfriamiento son lo más compactas posible.

Los fanáticos deben cumplir requisitos especiales para que puedan soportar las duras condiciones de despliegue al aire libre.

No es suficiente que los fanáticos respalden el rendimiento aéreo requerido. Las propiedades como la resistencia a la corrosión incluso en condiciones de alta humedad, operaciones sin mantenimiento sin lubricación y un funcionamiento confiable durante la mayor vida útil posible son igualmente importantes. Y cuando las cargas fluctúan, también es beneficioso cuando la capacidad de enfriamiento puede ajustarse a la demanda real.

No siempre tiene sentido desconectar ventiladores individuales cuando el transformador está en operación de carga parcial porque en este estado pueden surgir "puntos calientes" no enfriados en el intercambiador de calor. Si los fanáticos están operando tan eficientemente como sea posible, con los años los usuarios pueden ahorrar cantidades considerables de dinero y energía, que pueden alimentar a la red eléctrica. Esto se traduce en un beneficio económico positivo para los operadores de energía. Si los transformadores están cerca o incluso en áreas residenciales, el ruido que generan también juega un papel que no debe subestimarse.

El especialista en motores y ventiladores ebm-papst ha abordado este problema mediante el desarrollo de ventiladores de transformadores especiales. Satisfacen todos los requisitos para la refrigeración sofisticada de grandes transformadores según DIN EN 50216-12 y vienen en tamaños de 500 mm a 1.250 mm con un rendimiento de aire de hasta 13 m³ / s. También satisfacen los requisitos con respecto a la larga vida útil y la resistencia a la salinización (clase de protección anticorrosiva C5M según DIN EN ISO 12944), por lo que los ventiladores son aptos para el despliegue en áreas costeras con altos contenidos de sal.

La carcasa del ventilador aumenta la eficiencia del ventilador

Todos los componentes de los módulos compatibles con plug - and - play - la carcasa del ventilador, el impulsor HyBlade, el motor GreenTech EC con electrónica integrada o el motor asíncrono de CA y la rejilla de protección del lado de admisión - están perfectamente armonizados.

Por ejemplo, la optimización aerodinámica reduce la turbulencia del aire y el ruido de funcionamiento. Los dos tipos de motores satisfacen los requisitos de la Directiva de diseño ecológico actual.

El impulsor tiene una forma aerodinámica ideal basada en la combinación de un marco de aluminio con una cubierta de plástico reforzado con fibra de vidrio. Esto reduce drásticamente el ruido que produce, lo que permite una mayor eficiencia en comparación con las cuchillas tradicionales.

El soporte del motor, que también tiene una función de protección de contacto, está instalado en el lado de admisión. En el lado de salida, una rejilla de protección también está disponible como accesorio. Tanto la rejilla de protección como la carcasa del ventilador están hechas de chapa de acero galvanizado en caliente con un recubrimiento adicional.

El lado de salida también tiene una brida circunferencial integrada para la conexión directa al radiador.

Especialmente cuando los ventiladores funcionan con aire libre (como es habitual en el caso de los transformadores enfriados por aceite), el efecto positivo de este tipo de carcasa del ventilador es excelente. Mantiene la turbulencia del aire al mínimo, lo que aumenta la velocidad del flujo de aire y, por lo tanto, la eficiencia del ventilador.

Control de velocidad para enfriamiento basado en necesidades

Las empresas que confían en la probada tecnología GreenTech EC están dando un paso más en la dirección de la eficiencia energética.

Los motores EC son básicamente motores síncronos con excitación de imanes permanentes. En ellos, un rotor con imanes permanentes integrados sigue sincrónicamente el campo giratorio del estator, que se genera electrónicamente.

La electrónica de control permite un rendimiento de aire infinitamente ajustable (lineal a la velocidad del ventilador), que se desvía de la frecuencia síncrona de la red en operación de carga parcial con prácticamente el mismo alto nivel de eficiencia. El control de velocidad de bucle abierto puede especificarse analógicamente a través de 0-10 VDE (por ejemplo, temperatura del aceite o sensor de presión de aceite) o digitalmente con una señal PWM o Modbus. Cuando se usa Modbus, varios ventiladores se pueden interconectar convenientemente.

Esto facilita el uso de funciones de diagnóstico y monitoreo, que en última instancia contribuyen a un funcionamiento confiable. Esta configuración significa que todo el sistema puede operarse de manera más económica y tiene un efecto positivo en los costos del ciclo de vida.

Para evitar puntos calientes en el intercambiador de calor después de que los ventiladores individuales se hayan apagado, ebm-papst recomienda utilizar todos los ventiladores en operación de carga parcial. La consecuencia es un flujo más uniforme a través del radiador. Un efecto secundario positivo es que el motor no se calienta tan dramáticamente, lo que extiende la vida útil del ventilador.

Otro aspecto de la operación de carga parcial es la alta reducción en el consumo de energía y el ruido de operación como resultado de las leyes físicas.

La potencia de entrada eléctrica es proporcional a la velocidad del ventilador a la tercera potencia (Pe ~ n³). Como resultado, es solo 12.5% cuando la velocidad y, a su vez, el rendimiento del aire, se reducen en un 50%. Logarítmicamente, esto reduce el nivel de ruido en 15dB.

La operación de carga parcial no solo ahorra energía y reduce los costos operativos, sino que también produce menos calor residual. Esto es especialmente valioso para aplicaciones de enfriamiento porque el calor que no se genera no necesita ser disipado.

La conmutación y el diseño del estator también aseguran un funcionamiento muy suave. Las frecuencias de los ciclos son acústicamente imperceptibles y la reducción de ruido disminuye. Esto hace que estos "ventiladores sigilosos" sean ideales para aplicaciones en las que se deben observar las normas de protección contra el ruido.

Puesta en servicio simple

Los detalles de diseño orientados a la práctica simplifican la puesta en marcha del ventilador del transformador.

Por ejemplo, es posible instalar y montar directamente en la carcasa del ventilador con una posición de instalación horizontal o vertical según sea necesario.

La caja de terminales del motor para conexión y control de suministro es de fácil acceso y está aislada de los componentes electrónicos del motor. El equipo de desarrollo hizo hincapié en el uso de terminales de alta calidad.

Los ventiladores están perfectamente diseñados para su uso en todo el mundo. Funcionan en fuentes de alimentación entre 200-240 V y 380-480 V (para frecuencias de red trifásicas de 50 Hz y 60 Hz), cumplen todos los estándares relevantes (UL, CSA, EAC y CCC) y los requisitos de grado de protección IP55, y la etiqueta de clasificación cumple con DIN EN 50216-12.

Andreas Schneider es ingeniero de proyectos en ebm-papst .


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