Gestión del aumento de la corriente de entrada del transformador

Los nuevos niveles de eficiencia del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) para transformadores de distribución de tipo seco de bajo voltaje entraron en vigencia a principios de 2016. Conocido técnicamente como CFR título 10 Capítulo II Parte 431 (en el Apéndice A de la Subparte K 2016), el Los nuevos requisitos de eficiencia se conocen más comúnmente como los niveles de eficiencia DOE 2016.

Para cumplir con estos nuevos niveles de eficiencia, los fabricantes pueden emplear varias estrategias de diseño, incluido el uso de acero de alta calidad, la reducción del nivel de inducción del núcleo y el uso de diferentes construcciones de núcleo. Sin embargo, estos cambios de diseño también pueden afectar otras características del transformador, incluido el tamaño, el costo y las características de la corriente de arranque.

Aunque los cambios en el tamaño y el costo del transformador son consideraciones importantes, esta información se puede obtener fácilmente del fabricante. La tercera variable identificada anteriormente, la corriente de entrada, puede ser menos obvia pero igualmente importante cuando se diseña un sistema con nuevos transformadores que cumplen con DOE 2016.

La corriente de irrupción es una consideración importante al seleccionar un dispositivo de protección contra sobrecorriente (OCPD) para proteger el transformador. Si se dimensiona incorrectamente, el OCPD puede operar durante el arranque del sistema y evitar que el transformador se energice.

En el pasado, muchos ingenieros de diseño aprovecharon NFPA 70: Código Eléctrico Nacional (NEC) artículo 450 tabla 450.3(B) y dimensionaron OCPD primarios para transformadores de tipo seco de distribución de bajo voltaje a no más del 125% de los transformadores llenos. amperaje primario de carga (FLA). Con el OCPD primario dimensionado al 125 %, el transformador se alimenta con el cable y el conducto de menor costo, lo que proporciona una protección adecuada contra sobrecargas y cortocircuitos para el cable y el transformador. Además, la protección está muy por debajo de la curva de daño del transformador (la norma NEMA 206 requiere que el transformador resista de 20 a 25 veces la corriente nominal de carga completa durante 2 segundos para transformadores estándar de tipo seco). El otro factor que permite que esta selección funcione es que las corrientes de irrupción del transformador eran típicamente de 4 a 10 veces su clasificación FLA primaria.

Sin embargo, con el advenimiento de la legislación del DOE de 2010, el deseo de utilizar transformadores de mayor eficiencia y la mayor aplicación del factor K y transformadores especiales, la industria comenzó a experimentar algunos disparos molestos del OCPD primario cuando el tamaño era del 125 %.

Y ahora, con la posibilidad de corrientes de irrupción aún mayores como resultado del DOE 2016, este tema adquiere una importancia adicional. Hoy en día, no es raro que las corrientes máximas teóricas de irrupción del transformador sean de 20 a 30 veces el FLA primario de los transformadores.

Cuando esta posibilidad de corrientes de irrupción más altas se combina con las muchas variaciones en los métodos y materiales de construcción entre los fabricantes, e incluso entre los tipos/valores nominales de transformadores del mismo fabricante, se vuelve extremadamente importante que los ingenieros verifiquen los valores de las corrientes de irrupción.

Para ayudar a los clientes con este nuevo desafío, algunos fabricantes diseñan y prueban transformadores DOE 2016 estándar (o los más comunes) para permitir que el OCPD primario tenga un tamaño del 125 %. Sin embargo, este puede no ser el caso con todos los fabricantes. Si el OCPD primario requiere un tamaño superior al 125 %, el ingeniero de diseño puede aprovechar la Tabla 450.3(B) de NEC (dimensionamiento de OCPD de hasta 250 %) y el artículo 240.21 de NEC para evitar la necesidad de proporcionar un OCPD de circuito secundario en el transformador al alimentar un tablero de alumbrado o carga.

También es importante tener en cuenta que los valores de irrupción publicados por el fabricante suelen ser descriptivos de los transformadores que se energizan desde el devanado primario, que son los devanados externos de un transformador. Si el transformador recibe alimentación inversa y se energiza desde el devanado secundario (los devanados internos), puede esperar que los valores de irrupción sean dramáticamente mayores. Para abordar este problema, los ingenieros siempre deben tener cuidado con la retroalimentación en aplicaciones de más de 75 kVA y seleccionar el OCPD más grande permitido por código.

Como se describe en esta columna, es vital que los ingenieros de diseño estén al tanto de las corrientes de arranque para los transformadores de distribución de tipo seco de bajo voltaje, especialmente en nuestro mundo moderno de alta eficiencia. Recuerde revisar siempre el etiquetado NEC y consultar con los fabricantes antes de instalar.

Greg J. Hausman es ingeniero senior de aplicaciones en Eaton, con más de 35 años de experiencia en la industria de equipos de distribución eléctrica. Es miembro activo de IEEE, Asociación Internacional de Inspectores Eléctricos y NFPA.

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