Gerenciando o aumento da corrente de partida do transformador

Os novos níveis de eficiência do Departamento de Energia dos EUA (DOE) para transformadores de distribuição do tipo seco de baixa tensão entraram em vigor no início de 2016. Tecnicamente conhecido como título CFR 10 Capítulo II Parte 431 (no Apêndice A da Subparte K 2016), o os novos requisitos de eficiência são mais comumente chamados de níveis de eficiência do DOE 2016.

Para atender a esses novos níveis de eficiência, os fabricantes podem empregar várias estratégias de projeto, incluindo o uso de aço de alta qualidade, redução do nível de indução do núcleo e uso de diferentes construções de núcleo. No entanto, essas alterações de projeto também podem afetar outras características do transformador, incluindo tamanho, custo e características de corrente de irrupção.

Embora as mudanças no tamanho e no custo do transformador sejam considerações significativas, essas informações podem ser facilmente obtidas do fabricante. A terceira variável identificada acima, corrente de irrupção, pode ser menos óbvia, mas igualmente importante ao projetar um sistema com novos transformadores compatíveis com DOE 2016.

A corrente de irrupção é uma consideração importante ao selecionar um dispositivo de proteção contra sobrecorrente (OCPD) para proteger o transformador. Se dimensionado incorretamente, o OCPD pode operar durante a inicialização do sistema e impedir que o transformador seja energizado.

No passado, muitos engenheiros de projeto aproveitavam a NFPA 70: artigo 450 do Código Elétrico Nacional (NEC), tabela 450.3(B) e dimensionavam OCPDs primários para transformadores secos de distribuição de baixa tensão em não mais de 125% dos transformadores cheios. ampère primário de carga (FLA). Com o OCPD primário dimensionado em 125%, o transformador é alimentado com o cabo e conduíte de menor custo, o que fornece proteção adequada contra sobrecarga e curto-circuito para o fio e para o transformador. Além disso, a proteção está bem abaixo da curva de dano do transformador (o padrão NEMA 206 exige que o transformador suporte 20 a 25 vezes a corrente nominal de plena carga por 2 segundos para transformadores padrão do tipo seco). O outro fator que permite que essa seleção funcione é que as correntes de energização do transformador eram tipicamente 4 a 10 vezes sua classificação FLA primária.

No entanto, com o advento da legislação DOE de 2010, o desejo de usar transformadores de maior eficiência e o aumento da aplicação do fator K e transformadores especiais, a indústria começou a experimentar alguns disparos incômodos do OCPD primário quando dimensionado em 125%.

E agora com a possibilidade de correntes de irrupção ainda maiores como resultado do DOE 2016, este tópico ganha uma importância adicional. Hoje não é incomum que as correntes máximas teóricas de irrupção do transformador sejam tão altas quanto 20 a 30 vezes o FLA primário dos transformadores.

Quando esta possibilidade de correntes de irrupção mais altas é combinada com as muitas variações nos métodos de construção e materiais entre fabricantes, e até mesmo entre tipos/nominações de transformadores do mesmo fabricante, torna-se extremamente importante para os engenheiros verificar os valores de corrente de irrupção.

Para ajudar os clientes com esse novo desafio, alguns fabricantes projetam e testam transformadores padrão (ou mais comuns) DOE 2016 para permitir que o OCPD primário seja dimensionado em 125%. No entanto, isso pode não ser o caso com todos os fabricantes. Se o OCPD primário precisar ser dimensionado acima de 125%, o engenheiro de projeto pode aproveitar a tabela NEC 450.3(B) (dimensionamento do OCPD de até 250%) e o artigo 240.21 do NEC para evitar a necessidade de fornecer um OCPD de circuito secundário no transformador ao alimentar um painel de iluminação ou carga.

Também é importante observar que os valores de inrush publicados pelo fabricante são, na maioria das vezes, descritivos de transformadores que são energizados a partir do enrolamento primário, que são os enrolamentos externos de um transformador. Se o transformador for alimentado de forma reversa e energizado a partir do enrolamento secundário - os enrolamentos internos - você pode esperar que os valores de irrupção sejam dramaticamente maiores. Para resolver esse problema, os engenheiros devem sempre ter cuidado com a retroalimentação em aplicações acima de 75 kVA e selecionar o maior OCPD permitido pelo código.